Дефекты сварных швов

Во время сваривания металлических деталей периодически возникают ситуации, когда шов может получиться не таким, как это должно быть по инструкции. Существуют различные виды отклонений и брака, которые могут сделать соединение непригодным для эксплуатации. Иногда возникают дефекты сварных швов и соединений, после которых детали не допускаются в работу, так как эти проблемные места снижают технические характеристики изделия. Они не смогут выдерживать запланированные нагрузки. Чтобы все не закончилось трагедией, перед использованием полученные швы проходят специальную проверку.

Дефекты сварных швов и соединений

Существуют допустимые дефекты сварных соединений, величина и род которых не смогут повлиять на характеристики достаточно сильно, но есть и те, которые категорически недопустимы. Чтобы шов был максимально качественным, его состав должен полностью совпадать с составом основного металла. Чем больше будет различий, тем меньше станет крепость соединения. Во время образования сварочной ванны и формирования валика шва внутрь расплавленного металла могут попадать различные посторонние предметы и элементы, которые нарушат целостность структуры. Если в наплавленном металле появляются из-за этого пустоты, вкрапления посторонних веществ, поры и прочие вещи, то такие дефекты сварных швов становятся серьезной причиной, чтобы не допустить их к использованию. Для определения наружных и скрытых дефектов используются разнообразные методы, для которых может потребоваться особое оборудование. Механические испытания сварных соединений показывают все недостатки созданных деталей. Дефекты сварных швов проверяются по ГОСТ 30242-97.

Дефекты сварных соединений и причины образования

Чаще всего встречаются такие виды дефектов как неравномерность валика, неполномерность шва, раковины и крупная чешуйчатость. При использовании автоматической сварки причинами возникновения брака может стать:

• проскальзывание проволоки в держателе;
• скачки в параметрах электросети;
• люфты механизма подачи;
• сдвиг угла наклона электрода;
• затекание в зазор расплавленного металла.

При работе вручную нередко возникают проблемы связанные с человеческим фактором. Рассматривая дефекты сварных швов и причины их образования стоит отметить следующие:

Во время точечной сварки, которая проводится под давлением, часто возникает неравномерность шага точек, смещение осей стыкуемых деталей и вмятины от силового воздействия.

Вмятина при точечной сварке

Если нарушены размеры и форма шва, то это чаще всего проявляется в наплывах, прожогах и подрезах. Наплыв получается во время натекания наплавочного материала на холодный основной. Это возникает из-за неправильных параметров электричества. Подрез может образоваться при слишком большой высоте дуги и высоком значении тока. Это же может случиться из-за смещения электрода к вертикальной стенке. Прожоги образуются из-за недостаточного притупления кромок и завышенных параметров тока. Иногда это случается при слишком медленном продвижении сварочной ванны во время сварки тонких листов.

Схема образования наплыва и подреза шва

Кратеры получаются при резком обрыве дуги. При резком прекращении воздействия окончание шва не успевает нормально сформироваться и получается урезанная площадь сечения.

Газовые поры случаются благодаря быстрому затвердеванию расплавленного металла, который был насыщен газом. При прогреве они просто выходят в атмосферу, оставляя однородный валик шва. Причиной может быть попадания краски, масла и прочих посторонних вещей. При газовой сварке это может быть присутствие примесей или влажные заготовки.

Схема появления газовых пор в сварочном шве

Включения шлака возникают при попадании грязи в сварочную ванну, а также при плохой очистке кромок. Они чаще возникают во время многослойной сварки. При недостаточно мощности температурного источника вероятность возникновения брака возрастает.

Главная причина возникновения непровара – это плохой уровень очистки поверхности, наличие ржавчины. Еще возникают проблемы с выставлением нужного уровня зазора. При мало величине тока детали также могут не провариваться на всю глубину.

Схема появления непровара сварных швов

Создание трещин зависит от того, при какой температуре они возникли. Горячие возникают во время кристаллизации при температуре более 1000 градусов Цельсия. Во время затвердевания при наличии полужидких образований. В это время начинают действовать усадочные и растягивающие напряжения. Трещины возникают при высоком содержании углерода в наплавочном материале.

Образование холодных трещин возникает при температуре до 300 градусов Цельсия. Во время распада твердого раствора возникают сильные напряжения. В пустотах скапливается водород под большим давлением, что приводит к разрушению близлежащих участков металла.

Все виды трещин сварных швов

Классификация сварных дефектов

Исходя из принятых ГОСТов, выделяют следующие виды дефектов сварных швов:

• нарушение формы;
• непровары и несплавления;
• Твердые включения;
• Полости;
• Трещины;
• Прочие дефекты.

Каждый из этих видов делится на несколько подвидов.

Трещины:

• Радиальные, которые радиально расходятся из одной условной точки;
• Поперечные, ориентация которых проходит поперек оси шва;
• Продольные, ориентация которых проходит параллельна оси шва;
• Разветвленные групповые;
• Раздельные групповые;
• Расположенные в картере;
• Микротрещины, которые не видны невооруженным глазом.

Газовая полость – обладает произвольную форму без углов. Есть следующие разновидности:

• С цепочным расположением;
• С расположением в виде скопления;
• С равномерным распределением;
• Продолговатые полости;
• Кратеры;
• Усадочные раковины.

Твердые включения –  инородные предметы любого типа материала, которые оказались внутри шва.

• Остроугольные – в которых имеется хотя бы один острый угол;
• Оксидные включения – элементы содержащие кислород, к примеру, ржавчина;
• Флюсовые включения – предметы, которые попали в шов в результате применения флюса;
• Шлаковые включения – попадания сварочную ванну неочищенных кусков шлака;
• Металлические – попадания в расплавленный металл частичек тугоплавких элементов, таких как вольфрам, медь и прочее.

Несплавление:

• В корне соединения;
• Между валиками;
• На боковой поверхности.

Непровар:

• На одном или нескольких небольших участках шва;
• По всей длине соединения.

Нарушение формы:

• Наплав;
• Подрез;
• Прожог;
• Усадочная канавка;
• Натек;
• Неровная поверхность;
• Слишком высокая выпуклость швов;
• Превышенное проплавление;
• Вогнутая структура корня;
• Неравномерное распределение ширины валика;
• Большая асимметрия соединения;
• Незаполненные разделанные кромки;
• Смещение элементов, угловое или линейное;
• Несоответствующий профиль шва.

Подрезы – углубления продольного типа. Образующиеся на поверхности деталей. Они появляются со стороны корня.

Вогнутость корня – небольшая канавка, образованная со стороны корня шва.

Превышение проплава – слишком большое количество наплавленного металла на обратной стороне соединения.

Чрезмерная асимметрия – когда один катет сварного шва значительно превышает другой.

Линейное смещение – смещение элементов по уровню расположения.

Угловое смещение – смещение углового положения деталей.

Наплав – избыточное количество металла на поверхности основного.

Натек – часть металла, которая не имеет сплавления с основным, но находится на его поверхности.

Прожог – сквозное отверстие на том месте, где должен быть образован валик шва.

Существуют также дефекты, которые не включены в ГОСТ, но все равно являются тем, что мешает достижению высокого качества соединения. Сюда входит:

• Металлические брызги;
• Местные повреждения, которые случаются при зажигании дуги не в том месте;
• Задир поверхности;
• Утонение металла.

Различные дефекты сварных швов

Методы контроля

Для определения, какие именно дефекты присутствуют, а также какие размеры они имеют, чтобы узнать, входят ли они в допустимый диапазон, используют дефектоскопию сварных швов. Существуют следующие методы:

• Визуальный – простая процедура осмотра, во время которой могут применяться увеличительные приборы. Он применяется практически постоянно, вне зависимости от последующих способов контроля.
• Цветная дефектоскопия – проверяет наличие микротрещин. Принцип действия основан на проникающих свойствах жидкости для этого применяются сверхтекучие материалы, такие как керосин. На обратной стороне помещается материал, меняющий цвет при контакте с керосином.
• Магнитный метод – основан на принципе распределения электромагнитных волн. Во время прохождения через неравномерную поверхность волны искажаются.
• Ультразвуковой метод – один из самых распространенных. Для него применяются переносные ультразвуковые дефектоскопы. Метод основан на отражении звуковых волн от поверхности.
• Радиационный метод – здесь применяется просвечивание рентгеновскими и гамма лучами. В итоге можно получить снимок дефекта, где будут видны все его детали.