Дефекты сварных соединений и швов: Дефекты сварки | Сварка и сварщик — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Основные методы устранения дефектов в сварных соединениях

Дефе́кты сварны́х соедине́ний — любые отклонения от заданных нормативными документами параметров соединений при сварке, образовавшиеся вследствие нарушения требований к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.

Блок: 1/7 | Кол-во символов: 324
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%8B_%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D1%81%D0%BE%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9

Разновидности сварочных ошибок

Изъяны сварных швов делятся на два типа: наружный и внутренний. Их названия отражают суть этих понятий. Наружные изъяны находятся на поверхности соединения.

Они обнаруживаются без дополнительных приспособлений, простым осмотром. Внутренний тип недочетов сварки внешне не заметен.

Такие изъяны находятся внутри соединения. Для их обнаружения и исправления нужно дополнительное оборудование.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 422
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/sposoby-ispravleniya-svarochnogo-shva

Причины возникновения дефектов

Есть два типа факторов, влияющих на качество сварочных работ:

Объективные — имеющие отношение к свойствам свариваемых материалов, поведению металлов в условиях, диктуемых технологическим процессом. Недаром одной из важных характеристик любого сплава является свариваемость. Иногда возникает необходимость сварить материалы с плохой свариваемостью. Такие задачи иногда ставятся в мелкосерийном или единичном производстве. Даже при полном соблюдении требований технологического процесса может сохраняться определенный процент брака, который приходится официально считать допустимым.
Субъективные — зависящие от исполнителей. Причем к исполнителям следует относить не только рабочих, выполняющих сварку, но и технологов, которые несут ответственность за правильность параметров технологического процесса, верный выбор оборудования и режимов сварки.

Основными субъективными причинами возникновения дефектов сварочных швов являются:

ошибки при подготовке свариваемых поверхностей;
применение инструмента, отличного от указанного технологом;
неисправность сварочного инструмента;
малый опыт работы и низкая квалификация сварщика;
отступление от требуемых режимов сварки.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1206
Источник: https://tokar.guru/svarka/vidy-defektov-svarnyh-shvov-ih-obnaruzhenie-i-sposoby-ustraneniya.html

Наружные изъяны

Непровары

Такие наружные недочеты появляются, когда на сварочном оборудовании установлен низкий уровень силы тока. Когда этот показатель занижен, воздействия тока не хватает для полного проваривания стыка.

Также непровары могут получаться при повышенной скорости сваривания деталей. В таком случае металл просто не успевает качественно провариться. Еще одной причиной может послужить неумелое разделывание кромок будущего соединения.

Для предотвращения этого сварочного недостатка достаточно правильно установленной силы тока и оптимальной длины сварной дуги.

Подрезы

Этот изъян характерен для тавровых швов и работы внахлест. В стыковой сварке он встречается редко. Появляется он при неверной настройке дугового напряжения и нарушении скорости сварки.

Предотвращение подрезов происходит достаточно легко. При сварке уменьшается напряжение сварной дуги, нормализуется скорость работы. Для точного результата стоит варить на короткой длине дуги.

Она формирует достаточно тонкое полотно, благодаря которому нормализуется сварное тепловложение. Это защищает от подрезов.

Наплывы

Если во время сварки образуются наплывы, значит неправильно настроен РДС. Для предотвращения появления этого недостатка нужно зачистить сварочные кромки, провести перенастройку аппарата.

Нормализовать показатели тока, напряжения. Проверить скорость подачи прутка, если работа производится полуавтоматическим оборудованием.

Прожоги

Прожогом называют появление в шовном полотне сквозных отверстий. Они часто встречаются в работах новичков. Их причина – низкая скорость сваривания, из-за которой некоторые раскаленные места прожигаются насквозь.

Второй причиной может служить завышенная сила тока. Швы с такими изъянами непрочные и не герметичные, что будет ключевым моментом в сваривании труб или резервуаров.

Для защиты от прожогов снижается значение силы тока, и увеличивается скорость сварки. Значение также имеет правильность разделки кромок. Начинающему сварщику в этом помогут практические занятия и наработка опыта.

Сварка алюминия требует наиболее точного соблюдения этих показателей.

Кратеры

Кратеры – это углубления в полотне шва, которые появляются в результате резкого обрыва дуги. Несмотря на маленький размер, они могут сильно повлиять на надежность соединения.

Предотвратить их появление можно применением в работе специальных режимов. Они представляют собой функцию понижения силы тока в момент отрыва, что защищает от образования кратера.

У более старых моделей оборудования такой функции нет, поэтому плавность отрыва регулируется вручную.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2554
Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/sposoby-ispravleniya-svarochnogo-shva

Классификация по геометрии

Классификация дефектов изложена в ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения», а также в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением», которые соответствуют стандарту ISO 6520.

Дефекты соединений при сварке разделяются на шесть групп:

Трещины — несплошности, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

Полости и поры — несплошность произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.
Твёрдые включения — твёрдые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва.
Несплавления и непровары — отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
Нарушение формы шва — отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения.
Прочие дефекты — все дефекты, которые не могут быть включены в перечисленные выше группы.

Трещины

Зоны сварного соединения:
Основной металл — светло серый
Зона термического влияния — серый
Металл сварного шва — тёмно серый

Трещины возникающие в соединениях при сварке могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва). Преимущественно обуславливаются высокими усадочными напряжениями.
поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва). Как правило, образуются в результате продольной усадки металла с низкой пластичностью и, обычно, неглубоки.
радиальные (радиально расходящиеся из одной точки)

Кроме того, отдельно выделяют следующие виды трещин:

размещённые в кратере сварного шва
групповые и раздельные
групповые разветвлённые
микротрещины, обнаруживаемые физическими методами при не менее чем 50-кратном увеличении.

Методами снижения трещинообразования при сварке являются:

прокаливание флюсов перед сваркой;
предварительный подогрев заготовок от 250 до 450 °С;
сваривание в режиме с оптимальными параметрами;
медленное охлаждение металла после сварки;

проведение после сварки мягкого отжига для снятия остаточных напряжений.

Полости и поры

Возникновение этих дефектов преимущественно обуславливается газами, задержанными в расплавленном металле. По расположению они подразделяться на:

равномерно распределённые по сварному шву;
расположенные скоплением;
расположенные цепочкой.

К полостям также относятся свищи — продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа, и усадочные раковины — полости, которые образуются вследствие усадки при затвердевании. Частным случаем усадочной раковины является кратер — не заваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва.

Твёрдые включения

Выделяют следующие виды твёрдых включений:

шлаковые включения — линейные, разобщённые, прочие;
флюсовые включения — линейные, разобщённые, прочие;
оксидные включения;
металлические включения — вольфрамовые, медные, из другого металла.

Несплавления и непровары

Выделяют следующие типы несплавлений или отсутствий соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва:

по боковой поверхности;
между валиками;
в корне сварного шва.

Термином непровар или неполный провар, называют несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения, заполняя зазор между деталями.

Нарушение формы шва

К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:

подрезы — продольные углубления на наружной поверхности валика шва.
усадочные канавки — подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль его границы.
превышения выпуклости стыкового и углового швов.
превышение проплава — избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва.
неправильный профиль шва — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.

наплав — избыток наплавленного металла шва, натёкший на поверхность основного металла.
линейное и угловое смещения свариваемых элементов — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне (линейное) или расположение кромок элементов под углом (угловое).
н

Дефекты сварных швов и соединений

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДЕФЕКТОВ ПРИ СВАРКЕ

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Существующие нормы допустимых дефектов составлены главным образом из технологических возможностей производства, а в ряде случаев и волевым порядком, с ссылкой на опыт эксплуатации.
По вопросу влияния дефектов сварки (непроваров, пор, включений и т. д.) выполнено большое количество работ, однако до настоящего» времени не удалось выработать единый подход к оценке влияния технологических дефектов на служебные характеристики сварных конструкций, что сдерживает разработку и внедрение научно обоснованных норм по допустимым отклонениям. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований по влиянию технологических отклонений (дефектов сварки) на служебные характеристики сварных соединений, позволяет утверждать, что при составлении нормативов по допустимым отклонениям необходимо рассматривать дефекты, как концентраторы и учитывать:

       1. Чувствительность сварных соединений к концентрации напряжений в зоне дефекта.
       2. Концентрацию напряжений, вызванную формой шва и дефектом.
       3. Характер действующих нагрузок.

       Критериями чувствительности сварных соединений к дефектам являются: при переменных (вибрационных) нагрузках- предел выносливости, а при статических нагрузках — предел прочности. Чувствительность к дефектам-концентраторам зависит от свойста основного металла, металла шва и технологии сварки.
      Сварные соединения низкоуглеродистой стали (автоматическая и ручная сварка), стали Х18Н10Т (сварка в аргоне) не чувствительны к концентрации напряжений при статических нагрузках. Сварные соединения низколегированных сталей, сплавов АМг-6, Д16Т- чувствительны к концентрации напряжений при статических нагрузках.
      При вибрационных нагрузках все сварные соединения чувствительны к дефектам-концентраторам.
      В сварных соединениях, чувствительных к концентрации напряжений, при определении допустимости оставления в конструкции выявленных дефектов необходимо предварительно оценить влияние формы шва на механические характеристики сварных соединений, которая может значительно превысить влияние дефекта. Для разбраковки сварных соединений по результатам неразрушающего контроля предлагается метод, предусматривающий сопоставление теоретических коэффициентов концентрации напряжений формы сварного шва и выявленного по снимку или ультразвуком дефекта.
      Метод разбраковки, названный «методом концентрации напряжений», основывается на предположении, что статический и динамический характер разрушения сварных соединений с технологическими концентраторами, имеющими конечный радиус, в том числе и от формы шва, должен быть приблизительно идентичный для одного и того же материала, если упругие коэффициенты их одинаковые. Для материалов и’ соединений, чувствительных к концентрации напряжений, разрушение всегда начинается в точках с максимальной концентрацией напряжений.
       Для определения теоретического коэффициента концентрации напряжений выявленного дефекта необходимо знать параметры дефекта. Для сферических пор концентрация напряжений и прочность зависит не от величины поры, а от расположения пор в сечении шва и расстояния между ними.
       Для оценки концентрации напряжений от внутренних дефектов (пор, включений и т.д.) в общем случае требуется решение объемной задачи, то есть определение объемного коэффициента концентрации. Установлено, что объемный коэффициент концентрации и влияние на прочность сварного соединения объемных дефектов заметно меньше, чем у протяженных дефектов.
       Метод сопоставления коэффициента концентрации напряжений применим к дефектам, имеющим конечный радиус (поры, включения) и не распространяется на такие дефекты, как непровар_и окисные пленки.
       Необходимость учета характера действующих нагрузок и формы шва при назначении норм допустимости дефектов в сварных конструкциях подтверждается полученными экспериментальными данными по влиянию смещения кромок, шлаковых включений, пористости и других дефектов на прочность и выносливость сварных соединений.

Дефекты сварных швов и соединений: причины их возникновения, виды

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.

Дефекты сварных соединений — Википедия. Что такое Дефекты сварных соединений

Основные причины

По данным американского общества инженеров-механиков (ASME) причины дефектов сварки распределены следующим образом: 45 % — ошибки выбора технологии сварки, 32 % — ошибки сварщика, 12 % — сбои в работе сварочного оборудования, 10 % — неподходящие сварочные материалы, 1 % — прочее^[1].

Классификация по геометрии

Классификация дефектов изложена в ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения»^[2], а также в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением»^[3], которые соответствуют стандарту ISO 6520^[4].

Дефекты соединений при сварке разделяются на шесть групп:

Трещины — несплошности, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.
Полости и поры — несплошность произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.
Твёрдые включения — твёрдые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва.
Несплавления и непровары — отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
Нарушение формы шва — отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения.
Прочие дефекты — все дефекты, которые не могут быть включены в перечисленные выше группы.

Трещины

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва). Преимущественно обуславливаются высокими усадочными напряжениями^[5].
поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва). Как правило, образуются в результате продольной усадки металла с низкой пластичностью и, обычно, неглубоки.
радиальные (радиально расходящиеся из одной точки)

Кроме того, отдельно выделяют следующие виды трещин:

размещённые в кратере сварного шва
групповые и раздельные
групповые разветвлённые
микротрещины, обнаруживаемые физическими методами при не менее чем 50-кратном увеличении.

Методами снижения трещинообразования при сварке являются:

прокаливание флюсов перед сваркой;
предварительный подогрев заготовок от 250 до 450 °С;
сваривание в режиме с оптимальными параметрами;
медленное охлаждение металла после сварки;
проведение после сварки мягкого отжига для снятия остаточных напряжений.

Полости и поры

равномерно распределённые по сварному шву;
расположенные скоплением;
расположенные цепочкой.

Твёрдые включения

Выделяют следующие виды твёрдых включений:

шлаковые включения — линейные, разобщённые, прочие;
флюсовые включения — линейные, разобщённые, прочие;
оксидные включения;
металлические включения — вольфрамовые, медные, из другого металла.

Несплавления и непровары

Выделяют следующие типы несплавлений или отсутствий соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва^[6]:

по боковой поверхности;
между валиками;
в корне сварного шва.

Нарушение формы шва

К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:

подрезы — продольные углубления на наружной поверхности валика шва.
усадочные канавки — подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль его границы.
превышения выпуклости стыкового и углового швов
превышение проплава — избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва.
неправильный профиль шва — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.
наплав — избыток наплавленного металла шва, натёкший на поверхность основного металла.
линейное и угловое смещения свариваемых элементов — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне (линейное) или расположение кромок элементов под углом (угловое).
натёк — металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натёки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.
прожог — вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия.
не полностью заполненная разделка кромок
чрезмерная асимметрия углового шва — значительное превышение размеров одного катета над другим.
неравномерная ширина шва
неровная поверхность
вогнутость корня сварного шва — неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Поперечная усадка
Продольная усадка
Угловое смещение
Угловое смещение
Искажение формы

Прочие дефекты

К прочим, в соответствии с ГОСТ 30242-97, относятся все дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы. Например:

местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги
брызги металла
поверхностные задиры — повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления
утонение металла

Классификация по механизму образования

Холодные трещины

Остаточные напряжения могут уменьшить прочность основного металла и привести к его разрыву с образованием холодных трещин. Для снижения появления подобных дефектов используют различные технологические приёмы, например, сварка прерывистым швом, многопроходная сварка^[7].

К основным причинам склонности к холодным трещинам относят следующее:

естественная склонность структуры металла, например, мартенситной
присутствие в структуре металла водорода (водородное охрупчивание)
значительный (−100 до +100 °С) диапазон рабочих температур
высокая жёсткость конструкции соединений
ошибки в выборе технологии сварки

Горячие трещины

Горячие трещины представляют собой хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны. Они возникают в твердо-жидком состоянии в процессе кристаллизации и при высоких температурах в твёрдом состоянии. Располагаются по границам зёрен.

Горячие трещины в основном обусловлены действием двух факторов: наличием жидких прослоек между зёрнами металла в процессе кристаллизации и усадочными деформациями. В процессе затвердевания происходит перемещение примесей и шлаков в межзёренные пространства, что снижает деформационную способность шва и околошовной зоны. Неравномерность усадки шва и основного металла при охлаждении вызывает внутренние напряжения и, как следствие, появление микро- и макроскопических трещин.

К снижению образования горячих трещин приводят следующие технологические приёмы:

снижение объёма провоцирующих примесей (сера, фосфор и др.) в металле свариваемых заготовок.
снижение в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающих связь между зёрнами.
снижение жёсткости закрепления свариваемых заготовок и конструктивной жёсткости сварного узла, препятствующих деформации элементов при остывании^[7]^[8].

См. также

Примечания

↑ Matthews, Clifford (2001), ASME engineer’s data book, ASME Press, с. 211, ISBN 978-0-7918-0155-0, <https://books.google.com/books?id=7nIqrfROowQC&pg=PA211>
↑ ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения»
↑ ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением
↑ BS EN ISO 6520-1: «Welding and allied processes — Classification of geometric imperfections in metallic materials — Part 1: Fusion welding»(2007)
↑ Raj, Jayakumar & Thavasimuthu, 2002, p. 128.
↑ Rampaul, 2003, p. 216.
↑ ¹ ² Cary & Helzer, 2005, pp. 404–405
↑ Bull, Steve (2000-03-16), Factors promoting hot cracking, University of Newcastle upon Tyne, <http://www.staff.ncl.ac.uk/s.j.bull/mmm373/WFAULT/sld013.htm>. Проверено 6 декабря 2009.

Библиография

Cary, Howard B. & Helzer, Scott C. (2005), Modern Welding Technology, Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education, ISBN 0-13-113029-3
Raj, Baldev; Jayakumar, T. & Thavasimuthu, M. (2002), Practical non-destructive testing (2nd ed.), Woodhead Publishing, ISBN 978-1-85573-600-9, <https://books.google.com/books?id=qXcCKsL2IMUC>
Rampaul, Hoobasar (2003), Pipe welding procedures (2nd ed.), Industrial Press, ISBN 978-0-8311-3141-8, <https://books.google.com/books?id=cie00sSLFqoC>
Moreno, Preto (2013), Welding Defects (1st ed.), Aracne, ISBN 978-88-548-5854-1
Weman, Klas (2003), Welding processes handbook, New York, NY: CRC Press, ISBN 0-8493-1773-8

Ссылки

Дефекты сварных соединений — Википедия. Что такое Дефекты сварных соединений

Основные причины

Классификация по геометрии

Дефекты соединений при сварке разделяются на шесть групп:

Трещины — несплошности, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.
Полости и поры — несплошность произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.
Твёрдые включения — твёрдые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва.
Несплавления и непровары — отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
Нарушение формы шва — отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения.
Прочие дефекты — все дефекты, которые не могут быть включены в перечисленные выше группы.

Трещины

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва). Преимущественно обуславливаются высокими усадочными напряжениями^[5].
поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва). Как правило, образуются в результате продольной усадки металла с низкой пластичностью и, обычно, неглубоки.
радиальные (радиально расходящиеся из одной точки)

Кроме того, отдельно выделяют следующие виды трещин:

размещённые в кратере сварного шва
групповые и раздельные
групповые разветвлённые
микротрещины, обнаруживаемые физическими методами при не менее чем 50-кратном увеличении.

Методами снижения трещинообразования при сварке являются:

прокаливание флюсов перед сваркой;
предварительный подогрев заготовок от 250 до 450 °С;
сваривание в режиме с оптимальными параметрами;
медленное охлаждение металла после сварки;
проведение после сварки мягкого отжига для снятия остаточных напряжений.

Полости и поры

равномерно распределённые по сварному шву;
расположенные скоплением;
расположенные цепочкой.

Твёрдые включения

Выделяют следующие виды твёрдых включений:

шлаковые включения — линейные, разобщённые, прочие;
флюсовые включения — линейные, разобщённые, прочие;
оксидные включения;
металлические включения — вольфрамовые, медные, из другого металла.

Несплавления и непровары

по боковой поверхности;
между валиками;
в корне сварного шва.

Нарушение формы шва

К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:

подрезы — продольные углубления на наружной поверхности валика шва.
усадочные канавки — подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль его границы.
превышения выпуклости стыкового и углового швов
превышение проплава — избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва.
неправильный профиль шва — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.
наплав — избыток наплавленного металла шва, натёкший на поверхность основного металла.
линейное и угловое смещения свариваемых элементов — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне (линейное) или расположение кромок элементов под углом (угловое).
натёк — металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натёки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.
прожог — вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия.
не полностью заполненная разделка кромок
чрезмерная асимметрия углового шва — значительное превышение размеров одного катета над другим.
неравномерная ширина шва
неровная поверхность
вогнутость корня сварного шва — неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Поперечная усадка
Продольная усадка
Угловое смещение
Угловое смещение
Искажение формы

Прочие дефекты

местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги
брызги металла
поверхностные задиры — повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления
утонение металла

Классификация по механизму образования

Холодные трещины

К основным причинам склонности к холодным трещинам относят следующее:

естественная склонность структуры металла, например, мартенситной
присутствие в структуре металла водорода (водородное охрупчивание)
значительный (−100 до +100 °С) диапазон рабочих температур
высокая жёсткость конструкции соединений
ошибки в выборе технологии сварки

Горячие трещины

К снижению образования горячих трещин приводят следующие технологические приёмы:

снижение объёма провоцирующих примесей (сера, фосфор и др.) в металле свариваемых заготовок.
снижение в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающих связь между зёрнами.
снижение жёсткости закрепления свариваемых заготовок и конструктивной жёсткости сварного узла, препятствующих деформации элементов при остывании^[7]^[8].

См. также

Примечания

↑ Matthews, Clifford (2001), ASME engineer’s data book, ASME Press, с. 211, ISBN 978-0-7918-0155-0, <https://books.google.com/books?id=7nIqrfROowQC&pg=PA211>
↑ ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения»
↑ ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением
↑ BS EN ISO 6520-1: «Welding and allied processes — Classification of geometric imperfections in metallic materials — Part 1: Fusion welding»(2007)
↑ Raj, Jayakumar & Thavasimuthu, 2002, p. 128.
↑ Rampaul, 2003, p. 216.
↑ ¹ ² Cary & Helzer, 2005, pp. 404–405
↑ Bull, Steve (2000-03-16), Factors promoting hot cracking, University of Newcastle upon Tyne, <http://www.staff.ncl.ac.uk/s.j.bull/mmm373/WFAULT/sld013.htm>. Проверено 6 декабря 2009.

Библиография

Cary, Howard B. & Helzer, Scott C. (2005), Modern Welding Technology, Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education, ISBN 0-13-113029-3
Raj, Baldev; Jayakumar, T. & Thavasimuthu, M. (2002), Practical non-destructive testing (2nd ed.), Woodhead Publishing, ISBN 978-1-85573-600-9, <https://books.google.com/books?id=qXcCKsL2IMUC>
Rampaul, Hoobasar (2003), Pipe welding procedures (2nd ed.), Industrial Press, ISBN 978-0-8311-3141-8, <https://books.google.com/books?id=cie00sSLFqoC>
Moreno, Preto (2013), Welding Defects (1st ed.), Aracne, ISBN 978-88-548-5854-1
Weman, Klas (2003), Welding processes handbook, New York, NY: CRC Press, ISBN 0-8493-1773-8

Ссылки

Дефекты сварки, образуемые в сварочном шве, их выявление и удаление

В ходе сварных работ, как и при любых других способах обработки металлов не исключены дефекты сварочных швов, образующихся по целому ряду причин.

Перечень факторов, влияющих на качество сварного соединения очень обширен, однако основной причиной дефектов являются неуправляемые химические процессы, происходящие в пограничных областях зоны сварки.

Классификация

Причиной деффектов может быть кристаллизация металла, его химическая неоднородность, а также взаимодействие расплавленной массы с твердым материалом заготовок или с окружающими газами и шлаками. Ещё одной нуждающейся в учёте причиной появления дефектов (трещин, в частности) являются нежелательные напряжения в зоне сварки.

Характер отклонений сварных соединений от нормы (дефектов) зависит от категории сварочных работ. Это объясняется технологическими особенностями того или иного процесса.

Различие достаточно отчётливо проявляется во всех основных её видах, а именно – при электродуговой обработке металлов, контактном сваривании листовых заготовок и, наконец, в газовой сварке.

Электродуговой метод

К основным причинам образования дефектов при электродуговой сварке можно отнести два основных фактора. Это химические реакции, приводящие к нарушению структуры швов, а также серьёзные отклонения от существующих технологий.

Сварочные дефекты, возникающие во втором случае, чаще всего проявляются в виде прожогов, непроваров и нарушений геометрических размеров шва или трещин, возникающих после остывания материала.

Процесс образования холодных трещин при сварке объясняется недопустимыми механическими нагрузками на шовное соединение. Такие отклонения от нормальной структуры шва чаще всего наблюдаются при сваривании углеродистых (легированных) сталей, а также большинства чугунных изделий.

Вообще же в теории электродуговой сварки рассматриваются самые различные нарушения структуры сварного соединения. Помимо так называемого «холодного» растрескивания к таким дефектам причисляют «горячие», макроскопические и микротрещины.

Все перечисленные отклонения от нормы со временем приводят к расширению зоны действия дефекта и аварийным разрушениям некачественно проваренной конструкции. По этой причине исследованию качества образующихся при дуговой сварке швов уделяется повышенное внимание.

Газосварка

Основные причины дефектов, проявляющихся при газовой сварке, чаще всего те же, что и в перечисленных ранее случаях, касающихся других категорий сварочных работ.

Это те же нарушения в технологии подготовки заготовок перед сплавлением и ошибки, допущенные во время формирования шва (по причине использования нестандартных расходных материалов, например).

Вот почему с целью предупреждения дефектов газосварки особое внимание уделяется грамотному выбору правильного режима сваривания, а также уровню квалификации самого исполнителя работ.

По доступности выявления нарушений при газосварке все известные дефекты делятся на поверхностные и скрытые. К первой категории относятся типовые непровары, значительные по размеру наплывы, а также вогнутости, прорезы, кратеры, образующиеся на основании (в корне шва).

Сюда же следует отнести недопустимое смещение линии стыка (неправильная их разделка), резкие перепады по толщине и поверхностные трещины.

К скрытым и, как правило, трудно выявляемым дефектам газовой сварки относятся внутренние пористые образования, микроскопические газовые каналы, а также шлаковые и оксидные вкрапления.

Этот список может быть продолжен такими нередко возникающими нарушениями структуры свариваемых заготовок, как малозаметные непровары между слоями и внутренние микротрещины.

Точечный контактный метод

К дефектам контактного сваривания принято относить следующие визуально различимые (наружные) нарушения в структуре соединений:

наблюдаемые невооружённым глазом трещины;
точечные прожоги;
наружные выплески;
разрывы металла с поверхностным проявлением структуры;
нарушения формы контакта и многие другие.

Основными причинами появления таких отклонений в структуре контакта являются неправильное выставление параметров (амплитуды или длительности) импульсного тока, недостаточное усилие при сжатии электродов.

К дефектам приводит некачественная подготовка обрабатываемых поверхностей перед сваркой, близкое расположение контактной точки к краю точечного соединения.

Среди других причин – недостаточная величина нахлеста заготовок, недопустимый перекос сочленяемых деталей, износ электродов и многое другое.

Основным скрытым дефектом при сварке контактными методами является «слипание» листовых заготовок, при котором между ними образуется лишь кажущийся, чисто внешний контакт. Данный дефект может проявляться не только при сварке под давлением, но и при других известных видах точечного сваривания.

Обнаружить визуально этот вид дефектного образования обычными методами физического контроля практически невозможно. Предупредить его удаётся только путём строгого соблюдения технологии и поддержания в норме основных параметров сварочного процесса (амплитуды и длительности импульсного тока, а также необходимого усилия сжатия).

Исправление и предотвращение

Наличие дефектов при любом типе сварки не всегда приводит к непоправимому результату и выбраковке заготовки. Существует определённый набор нарушений техпроцесса или отклонений от нормы, которые могут быть исправлены сразу же по завершении процесса.

Простейшим и кардинальным способом исправления любого огреха при сварке является вырубка забракованного участка и повторное его заваривание (с учётом обнаруженной неисправности, конечно). Для исключения или исправления ряда дефектов вполне достаточно скорректировать положение рабочего инструмента с электродом.

При использовании этого приёма следует помнить о том, что сварка методом «на подъём» способствует перераспределению расплавленного металла в зоне ванны, а работа по способу «углом вперед» позволяет снизить глубину проплавления.

Поскольку на исправление брака потребуются дополнительные расходы – желательно так организовать сварочный процесс, чтобы исключить необходимость повторных работ.

Один из наиболее эффективных способов предотвращения дефектов – это добавление одного из компонентов при сварке в защитной среде, что позволяет увеличить коэффициент заполняемости шва и предотвращает возможные подрезы.

Для повышения текучести жидкого металла, обеспечивающей заполнение корневой части шва, достаточно нагреть предварительно место сварки до определённой температуры посредством специальных добавок (флюсов).

Достичь требуемого эффекта нередко удаётся и за счёт увеличением силы тока. При этом тщательная зачистка сварных кромок и удаление с их поверхности окисных плёнок также снижают вероятность нарушения режима сварки.

Разделка трещин

Для устранения холодных трещин применяется способ их повторной сварки с ограничением расширения области дефекта по обе стороны (подготовку специальных «уловителей»).

Такие уловители выполняются в виде небольших отверстий, просверленных на удалении порядка 1,5 см от краёв образования, способных замедлить или полностью прекратить его рост.

Ремонт трещин предполагает определенный порядок операций, учитывающий необходимость тщательной подготовки к повторному свариванию. На этом этапе подготавливаемые к восстановлению кромки сначала разделываются под углом 60 °.

Для проведения этой операции используется либо обычное зубило, либо специальный разделочный электрод, посредством которого края реза полностью очищают от всех мешающих сплавлению образований и неровностей.

Просверленные ранее ограничивающие отверстия-ловушки удалять совсем необязательно.

Наличие дефектов сварки, как правило, приводит к снижению прочностных показателей подготавливаемого соединения, и, как следствие – к нарушению работоспособности конструкции (её повышенной аварийности). Именно поэтому вопросу обнаружения и исправления дефектов всегда уделяется особое внимание.

Виды сварочных дефектов и способы устранения

Нарушения сварочных работ — это отклонения формы и размеров металлической конструкции от проектных норм и технических требований, что снижает их долговечность и производительность. Сварочные дефекты образуются в процессе сварки

Среди обычных типов дефектов сварных швов трещина является наиболее опасной формой, и почти все стандарты не допускают появления трещин.

1. Трещина сварного шва

Это наиболее серьезный дефект паяного соединения.На поверхности, внутри сварного шва или в зоне термического воздействия могут появиться трещины

Трещина может возникать при разных температурах:

+ Горячая трещина: появляется во время кристаллизации сварных швов при достаточно высокой температуре (более 10 000 ° C).

Холодная трещина: появляется в конце сварки при температуре ниже 10 000 ° C, которая может появиться через несколько часов или несколько дней после сварки.

Трещина сварного шва

Причины трещины:

Трещина — один из самых опасных и неприемлемых дефектов, поскольку он легко передается.От небольшой трещины, если ее не обнаружить и не устранить вовремя, вся часть задействованных сварных швов может на короткое время потрескаться, что приведет ко всем повреждениям конструкции.

Средства от трещин:

— Используйте соответствующий материал.

— Ослабление зажимного усилия для сварных швов в процессе сварки. Увеличьте заполняемость сварочного материала.

— Предварительный нагрев для сварного шва, сохранение тепла для сварного соединения для снижения скорости охлаждения.

— Используйте разумные сварные швы, скошенные края уменьшают зазор между объектами сварки…

— раскладка шаговых швов.

2. Горловина

Он образуется из-за явления газа в жидком металле. Сварочный шов не может выйти, когда металлические лужи затвердели

Горловина может появиться:

+ внутренняя (1) или сварная поверхность (2)

+ Расположен на границе между основным и заполняющим металлами

+ Может быть распределенным, сосредоточенным (4) или дискретным в сварном шве

Горловина

Причины образования газового пузыря

Сварные швы с существующей пористостью снизят их эффективность и герметичность

+ C содержание в основных металлах и сварочных материалах слишком высокое

+ Сварочный материал влажный, поверхность сварного шва грязная

+ Длина дуги большая, скорость сварки слишком высокая

Средства от раковины:

+ Отрегулируйте длину короткой дуги, уменьшите скорость сварки сварочного аппарата MIG

+ После сварки не удаляйте шлак сразу, чтобы продлить время сохранения тепла для сварного шва

+ обеспечивает достаточную сварку MAG / MIG газа, расстояние газовой стрельбы

+ Автоматический сварочный флюс не влажный, обеспечивая достаточное количество флюса в процессе сварки

3.Включение шлака

Этот дефект легко проявляется в сварном шве, возможно наличие шлака:

+ Сварка

+ На поверхности шва

+ Граница между основным металлом и металлическими швами, между сварочными витками

Шлаки влияют на ударную вязкость и свариваемость металла сварного шва, что снижает структурные характеристики сварного шва.

Причины включения шлака:

Плотность сварочного тока слишком мала, что затрудняет обеспечение достаточного количества тепла для расплавленного металла и приводит к тому, что шлак может не всплывать на поверхности сварного шва

+ Слишком высокая скорость сварки.

+ Кромка шва очищена не полностью или рабочие не удаляют слои шлака перед сваркой .

+ Не подходят угол сварки и скорость перемещения сварочного стержня.

+ Сварочная ванна охлаждается слишком быстро для всплытия шлаков

Средства от шлакового включения:

Увеличьте плотность тока и увеличьте период остановки дуги.

— Отрегулируйте скорость сварки, не позволяйте смеси шлака и сварочной ванны или шлака течь вперед в зоне плавления

— Перед сваркой очистить кромку и избавиться от шлаков предыдущих сварочных слоев

— Произведите соответствующую регулировку угла электрода и скорости перемещения электрода

— Уменьшение быстрого охлаждения сварочной ванны

4.Неполный сплав

Серьезный дефект паяного соединения приводит к трещине, которая повреждает соединение

Причины неполного спайки:

+ Подготовленные швы неправильные

+ Сварочный ток слишком мал или слишком велик

+ Электродный угол (электроды) и способ установки электрода не подходит

+ Длина дуги слишком большая

+ Сварочные электроды имеют неточную скорость хода относительно сварочного вала

Средства от неполного сращивания:

+ Очистите стык перед сваркой, увеличьте скошенный угол и сварной зазор.

+ Увеличить сварочный ток и снизить скорость сварки и т. Д.

5. Выточка

Уменьшает рабочий эффект ссылки. Создание высокого напряжения может привести к повреждению конструкции

Сожми ноги, поток

Причины поднутрения:

+ Сварочный ток слишком большой

+ Большая длина дуги

+ Угол и размещение сварочного стержня неразумно

+ Неправильное использование сварочного электрода (слишком большого)

6.Перекрытие

Явление разливов жидкого металла на поверхности сварного шва (основная металлическая поверхность не плавится)

Причины перекрытия:

Неправильный угол сварочного стержня

+ Слишком высокий сварочный ток

+ Сварка и укладка неподходящих материалов

7. Дефект формы шва

— Включить отклонения внешнего вида сварного шва:
+ Высота выступа, неравномерная ширина сварного шва
+ Линии сварного шва
+ Неровный сварной шов

Причины дефекта формы шва

+ Нецелесообразно крепление и подготовка сварных швов
+ Нестабильный режим сварки
+ Неквалифицированные сварочные материалы
+ Слишком низкий уровень технологии
— Перегрев: неправильный выбор режима сварки (тепловая энергия большая, Vh мало)

Решение:

При обнаружении типов дефектов сварки необходимо:
— Удалить металлические детали с дефектами.
— Ремонт и перепроверка.
— В частности, для трещин необходимо заблокировать два конца трещины, чтобы ограничить развитие трещин, тщательно устранить и отремонтировать снова.
— Следует предотвращать дефекты перегрева, чтобы восстановить размер металла сварного шва и термочувствительную зону.

Наиболее частые дефекты сварки: причины и способы устранения

Дефекты сварного шва

Дефект сварного шва — это любой признак сварного шва, который может ухудшить качество сварного шва. Дефект сварного шва может быть принят или отклонен в зависимости от трех факторов: типа, размера и расположения дефекта / несплошности.Все сварные швы содержат особенности или несплошности. Только тогда, когда разрыв превышает соответствующий стандарт приемки, становится дефектом.

Разница между несплошностью сварного шва и дефектом

Несплошность сварного шва (также известная как дефект сварного шва) — это любое нарушение нормального течения конструкции в имеющейся сварной конструкции. Это может быть металл сварного шва или соседний основной металл. Прерывание можно найти в физических, механических или металлургических характеристиках материала или сварного изделия.

Несплошности можно определить как неровности, образованные в данном металле сварного шва из-за неправильных или неправильных схем сварки и т. Д. Несплошность может отличаться от желаемой формы, размера и предполагаемого качества сварного валика. Они могут возникать как снаружи, так и внутри металла шва. Некоторые нарушения непрерывности могут не вызывать брака, если они находятся в допустимых пределах, указанных в применимом кодексе или стандарте.

Когда несплошность или группа несплошностей превышает пределы, указанные в применимых нормах или стандарте, это становится дефектом сварного шва.При обнаружении дефекта сварки необходимо произвести соответствующее устранение.

Классификация несплошностей

Несплошность можно разделить на внутреннюю или внешнюю в зависимости от их расположения на сварном шве. Кроме того, их можно разделить на объемные или плоские в зависимости от их размера, формы и ориентации.

Внутренние разрывы

Это неоднородности, которые расположены внутри сварного шва и не выходят на поверхность сварного шва.Эти неоднородности невозможно обнаружить с помощью визуального осмотра и некоторых видов неразрушающих исследований, таких как пенетрант красителя. К этой категории относятся такие дефекты, как твердые включения, внутренние полости и отсутствие плавления. Эти разрывы могут быть обнаружены только методами неразрушающего контроля, такими как радиографический контроль (RT) и ультразвуковой контроль (UT).

Внешние нарушения сплошности

Как следует из названия, эти неоднородности находятся на поверхности сварного соединения, которые можно обнаружить визуальным осмотром и / или другими методами неразрушающего контроля, такими как жидкие пенетранты с красителем (DPI) и контроль магнитных частиц (MPI).

Объемные неоднородности

Это трехмерные (они имеют длину, ширину и толщину) такие как шлаковые включения и пористость.

Плоские неоднородности

Это двумерные, то есть они лежат в одной плоскости, например неплавление и трещины.

Типы дефектов

Существует несколько типов дефектов сварных швов, которые могут подпадать под разные классификации в зависимости от их местоположения, размера и формы в зависимости от конкретного рассмотрения.Мы можем разбить дефекты сварных швов на следующие основные категории;

Включения
Отсутствие плавления
Пористость
Выточка
Недозаполнение
Трещины
Избыточное армирование и избыточное проникновение
Перекат / перекрытие
Механические повреждения

Включения

Включение — это твердое постороннее вещество, захваченное во время сварки. Это может быть металлическое включение, такое как вольфрам, медь или другой металл, или включение шлака, которое может быть линейным, изолированным или сгруппированным.Это также могут быть неметаллические включения, такие как сульфид и оксид, которые являются продуктом химических реакций, физических воздействий и загрязнения, возникающего во время сварки. Дефекты включения обычно имеют внутренний и объемный характер. Чаще всего они вызваны неправильными параметрами сварки, неправильными манипуляциями с электродом оператором, неправильной очисткой между запусками или плохим хранением расходных материалов.

Включения шлака

Включение внутреннего шлака
Отсутствие плавления и неполное проникновение
Отсутствие плавления — еще один серьезный дефект сварного шва, который может возникнуть в результате:
Отсутствие плавления металла сварного шва и основного металла в основании сварного шва, когда требуется полное проплавление
Отсутствие плавления боковой стенки, которое происходит между металлом сварного шва и основным металлом в боковом шве за пределами корня шва
Отсутствие межпролетного плавления, которое происходит между соседними слоями металла шва на многопроходных сварных швах
Обычно они обнаруживаются в сварных швах, где использовались неправильные параметры сварки, и где есть неправильные манипуляции с электродом со стороны сварщика.Неправильная конструкция соединения и подгонка также могут привести к проблемам с сваркой.
Отсутствие корневого проплавления двойной скос
Отсутствие слияния
Пористость
Пористость и другие полости, такие как червоточины и пузырьки, возникают из-за захвата газов сварной конструкцией. Они классифицируются как внутренние и объемные дефекты.
Пористость может быть;
Линейный — линия газовых пор, по существу параллельная оси сварного шва
Localized — Изолированная группа газовых пор
Поверхностные поры — газовые поры, которые разрушают поверхность сварного шва, равномерно распределенная пористость
Количество газовых пор, распределенных по существу случайным, но равномерным образом по металлу шва или червоточине
Удлиненная или трубчатая газовая полость в металле сварного шва
Обусловлено недостаточным или избыточным защитным газом и загрязнением сварного шва маслами, красками и ржавчиной
Поверхностные поры
Пористость
Выточка
Поднутрение — это локальное уменьшение сечения основного металла рядом с наплавленным слоем шва.Это происходит на носке сварного шва или на поверхности плавления многопроходных сварных швов. Они бывают внешними и могут быть непрерывными или прерывистыми. Обычно возникает из-за слишком высокого сварочного тока, слишком высокой скорости движения или неправильной техники оператора.
Выточка
Выточка
Заполнение
Незаполнение — это продольная непрерывная или прерывистая область на поверхности сварного шва, которая находится ниже прилегающей поверхности основного металла из-за недостаточного осаждения металла шва.Это внешний вид, и его легко обнаружить при визуальном осмотре. Высокая скорость сварочного хода и высокие тепловыделения могут стать причиной недостаточного заполнения.
Незаполненный
Непрерывное заполнение
Трещины
Это наиболее серьезные дефекты сварного шва, поскольку они могут легко вызвать разрушение сварной конструкции. В зависимости от ориентации трещины в сварном шве ее можно разделить на продольную или поперечную. Продольно, если направление параллельно сварному шву, и поперечно, если направление поперек сварного шва или под углом 90 градусов.Другой тип трещины — кратерная трещина, которая может иметь звездообразную форму. Обычно это происходит по окончании сварного шва. Трещины бывают плоскими и могут быть внутренними или внешними. Трещины могут иметь разные причины в зависимости от типа трещины. Кратерные трещины могут быть вызваны неправильным прекращением дуги и высокими сварочными токами, тогда как трещины по средней линии могут быть вызваны чрезмерным ограничением стыка, соотношением глубины к ширине проходов или неправильным выбором расходных материалов.
Продольная трещина
Трещины
Избыточное усиление или проникновение
Для стыковых швов — избыток металла шва над высотой основного металла или излишек металла шва, выступающий через корневую сторону сварного шва, выполненного с одной стороны соединения.
Для угловых швов — избыток металла шва сверх указанного размера, включая толщину шва.
Избыточное армирование / проплавление может быть вызвано чрезмерным током, слишком низкой скоростью перемещения или неправильной подгонкой соединения.
Избыточное армирование
Избыточное армирование / проникновение
Переворот / перекрытие
Это металл сварного шва в области носка сварного шва, который покрывает поверхность основного металла, но не сплавился с ней.Обычно возникает из-за низкой скорости движения и неправильного угла резака.
Накат углового шва
Накат на стыковой шов
Механическое повреждение
Механическое повреждение — это вмятина на поверхности основного металла или сварного шва, вызванная повреждением во время подготовки, сварки, правки или обращения. Это может быть вызвано неправильным использованием шлифовальных машин, молотков, отбойных молотков и т. Д.
Механическое повреждение — Марка шлифовального станка
Механическое повреждение основного материала
Как проверить дефекты сварки
Самый простой способ убедиться, что ваша сварка соответствует приемлемому стандарту, — это визуально осмотреть дефект сварки.Если вы заметили какие-либо проблемы, описанные выше, вы можете предпринять шаги для их устранения или оценить, не будут ли они подвергать риску качество вашей работы.
Сварщику важно обращать пристальное внимание на возможные дефекты сварного шва, чтобы не поставить под угрозу вашу работу над более крупным проектом. Большинство дефектов сварки можно исправить с помощью соответствующих специалистов, но первым шагом является выявление проблемы. Если вам нужна профессиональная помощь в вашем коммерческом сварочном проекте, свяжитесь с нами в Technoweld по телефону 1300 00 WELD или посетите нашу страницу контактов.
видов швов и стыков
В процессе выполнения сварочных работ возможны различные соединения. Сварочные швы способны соединять не только металлы, но и другие неоднородные материалы. Пристыкованные элементы в едином узле представляют собой соединение, которое можно разделить на несколько частей.
Зоны сварного соединения
Соединение, полученное в процессе сварки, делится на следующие зоны:
Место сплавления — это граница между основным металлом и металлом полученного шва.В этой зоне находятся зерна, которые по своей структуре отличаются от состояния основного металла. Это связано с частичным оплавлением в процессе сварки.
Область термического воздействия — это зона основного металла, который не подвергался плавлению, хотя его структура изменилась при нагревании металла.
Сварочный шов — участок, образовавшийся при кристаллизации при остывании металла.
Типы сварных соединений
В зависимости от расположения соединяемых изделий друг относительно друга, соединения делятся на следующие типы:
Ягодичные.Склеивание элементов конструкции осуществляется в одной плоскости торцами, обращенными друг к другу. В зависимости от толщины соединяемых деталей концы могут смещаться по вертикали относительно друг друга.
ластовица. В этом случае концы выравниваются под углом. Процесс сварки ведется по смежным кромкам деталей.
Перекрытие. Сварочные детали расположены параллельно с частичным перекрытием.
Торцевое соединение. Сварные элементы выровнены параллельно друг другу и состыкованы по концам.
Тройник. В этом случае конец одной детали примыкает к стороне другой под углом.
Сварные соединения также характеризуют типы сварных швов, которые можно классифицировать по некоторым критериям.
Индексы сварных швов
Есть несколько параметров, по которым можно охарактеризовать все полученные сварные швы:
ширина — размер между границами шва, которые нарисованы видимыми линиями сплавления;
корень шва — его обратная сторона, которая расположена на максимальном расстоянии от лицевой;
выпуклость — определяется в наиболее выпуклой части шва и обозначается расстоянием от плоскости основного металла до границы наибольшего выступа;
вогнутость — этот показатель актуален, если есть место в сварном шве, поскольку, по сути, является дефектом; Этот параметр определяется в том месте, где шов имеет наибольший прогиб — от него до плоскости основного металла измеряется размер вогнутости;
Шовный катет — устанавливается только в углу и Т-образном соединении; Это измеряется наименьшим расстоянием от боковой поверхности одной свариваемой детали до линии ограничительного шва на поверхности второй.
Виды стыков по способу выполнения
Швы сварочные односторонние. Выполняются с полным проплавлением металла по всей длине.
Двустороннее исполнение. По технологии после выполнения односторонней сварки корень шва удаляется, и только потом выполняется сварка с другой стороны.
Однослойные швы. Выполняется однопроходная сварка одиночным оплавленным роликом.
Многослойные швы. Их использование целесообразно при большой толщине металла, то есть когда сварка за один проход по технологии невозможна.Слой шва будет состоять из нескольких валиков (проходов). Это ограничит распространение зоны термического воздействия и позволит получить прочный и качественный сварной шов.
Типы сварных швов по пространственному положению и протяженности
Существуют такие положения сварки:
Нижнее, когда сварной шов находится в нижней горизонтальной плоскости, т.е. под углом 0 ° к земля;
горизонтально, направление сварки горизонтальное, деталь может располагаться под углом от 0º до 60º;
вертикальное, в этом положении свариваемая поверхность находится в плоскости от 60º до 120º, а сварка ведется в вертикальном направлении;
потолок, когда работы ведутся под углом 120-180º, то есть сварочные швы расположены выше мастера;
«в лодке», это положение применяется только к угловым или тройниковым соединениям, деталь устанавливается под наклоном, а сварка проводится «в углу».
Разбивка по длине:
сплошная, поэтому выполняются почти все швы, но есть исключения;
прерывистые швы, проходят только в угловых стыках; двусторонние швы данного типа могут выполняться как в шахматном порядке, так и в цепочечном порядке.
Обрезка кромок
Эта конструктивная особенность применяется в том случае, когда толщина металла, используемого для сварки, превышает 7 мм. Обрезка кромок — это снятие металла с кромок определенной формы.Этот процесс выполняется с помощью однопроходных стыковых швов. Это необходимо для того, чтобы получить правильный сварной шов. Что касается толстого материала, резка необходима для того, чтобы расплавить исходный корневой проход, а затем сварить следующие валки, равномерно заполняя полость, чтобы сварить металл по всей толщине.
Обрезка кромок может производиться при толщине металла не менее 3 мм. Потому что его меньшее значение приведет к ожогам. Резка характеризуется такими конструктивными параметрами: зазор — R; угол режущих кромок — α; притупление — с.Расположение этих параметров показывает чертеж сварочного шва.
Обрезка кромок увеличивает количество расходных материалов. Поэтому эту сумму стараются всячески минимизировать. Подразделяется на несколько типов конструктивного исполнения:
V-образный;
Х-образный;
Y-образный;
П-образный;
щель.
Особенности режущих кромок
Для небольших толщин свариваемого материала от 3 до 25 мм обычно применяется односторонняя V-образная резка.Фаска может выполняться на обоих концах или на одном из них. Металл толщиной 12-60 мм желательно сваривать двусторонней Х-образной резкой. Угол α для резки в форме X, V составляет 60 °, если скашивание выполняется только на одной кромке, то значение α будет равно 50 °. Для толщины 20-60 мм наиболее экономичным является расход металла шва при П-образной резке. Фаску также можно делать по одной или с обоих концов. Притупление составит 1-2 мм, а величина зазора — 2 мм. Для металла большой толщины (более 60 мм) наиболее эффективным способом является надрезание кромки.Для сварного соединения эта процедура очень важна, она влияет на несколько факторов шва:
исправность соединения;
прочность и качество сварного шва;
эконом.
Стандарты и ГОСТы
Ручная дуговая сварка. Сварные швы и стыки по ГОСТ 5264-80 включают типы, расчетные размеры для сварки, покрытые электродами во всех пространственных положениях. Это касается не только стальных трубопроводов.
Сварка стальных трубопроводов.ГОСТ 16037-80 — определяет основные типы, режущие кромки, конструктивные размеры при механизированной сварке.
Сварка трубопроводов из меди и медно-никелевых сплавов. ГОСТ 16038-80.
Дуговая сварка алюминия. Сварные швы. ГОСТ 14806-80 — форма, размеры, подготовка кромок под ручную и механизированную сварку алюминия и его сплавов, процесс выполняется в защитной среде.
Под флюс. ГОСТ 8713-79 — сварные швы и соединения выполняются автоматической или механизированной сваркой на весу на флюсовой подушке.Он распространяется на толщину металла от 1,5 до 160 мм.
Сварка алюминия в инертных газах. ГОСТ 27580-88 — стандарт на ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку. Он выполняется неплавящимся электродом в инертных газах с присадочным материалом и распространяется на алюминий толщиной от 0,8 до 60 мм.
Обозначение сварного шва
Согласно нормативным документам наличие сварных швов показано на сборочных чертежах или на общем виде. Сварные швы показаны сплошными линиями, если они видны.А если наоборот — то пунктирные линии. От этих линий назначаются выноски с односторонними стрелками. Обозначение сварочных швов осуществляется на полке от лидера. Надпись выполняется над шельфом, если море
ПРОГНОЗ УСТАЛОСТНОЙ СРОКИ СЛУЖБЫ ПОПЕРЕЧНОГО ФИЛЕМНОГО СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ И АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭКЦЕНТРИЧНОСТИ ТРЕЩИНЫ НА ОТКАЗ
ПРОГНОЗ УСТАЛОСТНОЙ СЛУЖБЫ ПОПЕРЕЧНОГО ФИЛЕНОСВАРОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ И АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭКЦЕНТРИЧНОСТИ ТРЕЩИН НА ОТКАЗ
PREDICCIN DE LA VIDA A FATIGA DE UNA UNIÓN SOLDADA DE FILETE TRANSVERSAL Y ANALISIS DE LA INFLUENCIA DE LA EXCENTRICIDAD DE LA GRIETA EN LA FALLA
NELSON ARZOLA
Тел.D., Facultad de Ingeniería, Национальный университет Колумбии, [email protected]
OSCAR ARAQUE
Ph.D., (c), Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Ibagué, Колумбия, [email protected]
Поступило на рассмотрение 6 мая ^-е, 2012, принято 6 декабря ^-е, 2013, окончательная версия 9 января ^-е, 2013
РЕФЕРАТ: В данной статье представлена процедура, основанная на методе конечных элементов и линейной механике упругого разрушения, для получения математической модели распространения трещин в поперечных угловых сварных соединениях.Мы использовали стальные пластины ASTM-A36 и электроды E6013 для стыков, используя дуговую сварку в среде защитного металла (SMAW) в качестве процесса сварки. В модели используется поверхностная трещина, расположенная в носке сварного шва. Различия в скорости роста трещин до 41% были обнаружены между трещинами, расположенными на 90% вне средней плоскости валика по отношению к центральной трещине. Были использованы прямые и выпуклые профили борта, и согласно результатам не было значительных различий в усталостной долговечности для обоих типов профилей борта.Результаты моделей были сопоставлены с традиционными расчетами сварных швов и подтверждены экспериментальными испытаниями. Теоретические значения усталостной долговечности находились в пределах статистического доверительного интервала для p = 95%.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Усталость, сварка, поперечный угловой шов, эксцентриситет, механика разрушения
.
РЕЗЮМЕ : En este artículo se Presenta un Procedure basado en el Método de los Elementos Finitos y en la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal para obtener un modelo matemático de agacion de grietas en uniones soldadas de filete.Этот материал используется для строительных площадок ASTM-A36 и используется в качестве материала для электродов E6013, применяемых в процедуре Soldadura SMAW. Las grietas modeladas fueron de tipo superficial ubicadas en el pie de la soldadura. Se encontraron razones deropación que diffieren hasta en un 41% entre grietas centradas y con excentricidad de un 90%. Se emplearon cordones con perfil recto y convxo encontrándose una diferencia pequeña en la vida de fatiga entre ambos tipos.Los resultados de los modelos obtenidos fueron Contrastados con el método normal de cálculo y validados por medio de Ensayos Experimentales. Los valores de vida de fatiga se encontraron dentro del intervalo de confianza para p = 95%.
КЛЕВА ПАЛАБРА: Fatiga, soldadura, unión de filete transversal, excentricidad, Mecánica de la Fractura
1. ВВЕДЕНИЕ
Металлоконструкции на мостах, зданиях и в промышленности собираются в основном с использованием сварных соединений.Используемые методы расчета за последние десятилетия практически не изменились, хотя все специалисты знают о применяемых упрощениях. Чтобы покрыть эту неточность при проектировании сварных соединений, в нормах сварки используются высокие расчетные коэффициенты, что гарантирует структурную целостность этих типов неразъемных соединений.
В сварных соединениях действуют различные механизмы разрушения, на которые влияют различные факторы, такие как геометрическая конфигурация, используемая технология, окружающая среда, в которой они работают, и характеристики приложенных нагрузок, среди прочего.Несомненно, усталостное разрушение является наиболее катастрофической причиной повреждения промышленных компонентов, поскольку оно не выявляет предшествующих признаков частичной потери функциональности, за исключением случаев планирования контроля. В сварных соединениях могут возникать различные типы дефектов, вызванные такими факторами, как режим сварки. , металлургические характеристики, условия окружающей среды и опыт сварщика, среди других факторов, влияющих на качество наплавленного металла. В большинстве случаев дефекты сварных швов приводят к появлению концентраторов напряжений, которые ускоряют рост трещин из-за усталости.Алам [1] сообщил, что дефекты сварочного затвердевания типа трещин могут локально влиять на поле напряжений в области сварки. Исследователи Сандерс и Лоуренс [2] изучили влияние непровара (LOP) и отсутствия плавления (LOF) на усталостное поведение алюминиевого сплава Al-5083-0 с двойным V-образным швом, заключив, что дефекты из-за LOP может серьезно снизить усталостную долговечность сварного шва для сварных швов с арматурой и с удаленной арматурой. Сделан вывод, что дефект LOF менее критичен, чем дефект LOP.Также сообщалось, что влияние внутренних несплошностей на усталость минимально для сварных швов с армированием; пористость становится отрицательным фактором только при удалении арматуры. В работе Chin-Hyung Lee и др. ., [3] изучается влияние геометрии сварного шва на сопротивление усталости с использованием образцов крестообразной формы. В результате сопротивление усталости постепенно увеличивается с увеличением угла сварочной поверхности и радиуса носка сварного шва.Кроме того, было обнаружено, что толщина горловины сварного шва мало влияет на сопротивление усталости соединения. В другом исследовании Баласубраманян и Гуха [4] изучали влияние размера сварного шва на скорость роста трещин при дуговой сварке порошковой проволокой (FCAW) в образцах с крестообразной геометрией. Во время испытаний индуцировали LOP и использовали циклическую нагрузку постоянной амплитуды. Главный результат заключался в том, что на скорость роста трещины влияет расположение вершины трещины в сварном соединении, эти изменения объяснялись изменениями микроструктуры, вызванными термическим циклом.
В сварных соединениях наличие дефектов, таких как трещины затвердевания, включения шлака в подошве сварного шва, поднутрения или отсутствие проплавления, эффективно ускоряет фазу возникновения усталости [5]. В сварных соединениях практически неизбежно присутствие концентраторов напряжений, связанных с геометрией соединения и внутренними или поверхностными дефектами; они влияют на распространение трещин в результате усталости. Также важно учитывать влияние на параметры геометрии валика сварочного процесса.Дорта и др. . [6] сообщили о результатах экспериментов, в которых было замечено, что ширина, высота и глубина проплавления сварного шва уменьшаются с увеличением скорости сварки. Результаты другого исследования [7] показывают, что продолжительность жизни трещины в распространении трещин составляет от 75 до 89% от общего ресурса для всех изученных типов соединений. В связи с этим можно предположить, что в общей усталостной долговечности сварных соединений преобладает стадия распространения трещины.
В настоящее время широко приняты критерии проектирования и эксплуатации, которые предполагают сварные швы с дефектами; которые нужно ремонтировать только в том случае, если наличие дефектов опасно для целостности конструкции [8].Инструмент, используемый многими исследователями для создания моделей прогнозирования усталостного разрушения сварных соединений, — это метод конечных элементов. Guirao и др. ., [9] представили подробное моделирование с использованием этой техники для продольных сварных швов. Horioka и Alencastre [10] изучали распределение напряжений в типичных сварных соединениях, подверженных расчетным статическим нагрузкам, используя метод конечных элементов для оценки влияния некоторых геометрических параметров. Слечка [11] проанализировал малоцикловую усталостную деформацию сварных соединений, используемых при сборке двутавровых и двутавровых профилей, с усиливающими пластинами и стыковыми и угловыми швами для передачи нагрузки.Представлена процедура анализа напряжений, которая была разделена на глобальный анализ конечных элементов и локальный анализ для области концентратора напряжений. В результате кривые усталостной долговечности были получены с использованием уравнения, основанного на формуле Лангера. Кроме того, в данной работе было проведено сравнение экспериментальных и теоретических результатов для двух групп соединений: пластины с поперечным стыковым швом и пластины с креплениями соответственно.
В работе Tran и Pan [12] разработаны аналитические решения для коэффициента интенсивности напряжений и интегральные решения J для контактных точечных сварных швов с перемешиванием и трением.Кроме того, для проверки точности результатов был проведен трехмерный анализ методом конечных элементов. Наконец, в этом исследовании приведены общие тенденции и методы оценки коэффициента интенсивности напряжений и интегральные решения J в критических положениях точечных сварных швов в образцах, подвергающихся сдвигу внахлест из различных материалов и различной толщины для инженерных приложений.
Эти упомянутые выше исследования направлены на понимание сложного поведения сварных соединений. Аналитические и численные модели используются для моделирования полей напряжений и деформаций в месте расположения сварного шва, особенно в районе усталостных трещин.В большинстве этих исследований особое внимание уделяется использованию уточненных сеток, конечных элементов более высокого порядка, контактных граничных условий реальных ситуаций и усовершенствованных материальных законов. Обычно в этих моделях встречаются несколько видов ограничений или упрощений; например, они не используют неоднородные свойства материала в зоне термического влияния (HAZ), и они не учитывают взаимодействия между дефектами и усталостными трещинами, а также между множественными усталостными трещинами. Аналогичным образом, остаточные напряжения в неоднородных полях часто не включаются в моделирование.Синергия между всеми этими проблемами вместе с более мощными вычислительными методами позволит результаты моделирования ближе к явлениям усталости в сварных соединениях.
В этой работе разрабатываются методы моделирования и проводятся эксперименты, цель которых — предоставить математические модели фрактомеханического поведения сварного соединения в поперечном нахлесте. Предлагается комплекс замкнутых решений, основанный на механике разрушения, полученной методом конечных элементов, который позволяет оценить скорость роста трещин в сварных соединениях конструкционной стали, полученных с помощью дуговой сварки защищенного металла (SMAW).Исследование направлено на повышение степени точности расчета усталостной долговечности сварных соединений с помощью моделей прогнозирования распространения трещин.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для обоснования использования анализа поперечного стыка внахлестку была проведена характеристика трех типов сварных швов, наиболее часто используемых при строительстве зданий, мостов и промышленных сооружений с точки зрения их геометрии, механических свойств, дефектов. , и сопротивление усталостному разрушению.Эта характеристика определила, что конфигурация поперечного перекрытия является одной из наиболее часто используемых в качестве конструкционных сварных соединений. Также были проанализированы различные виды технологий для получения сварного соединения, среди которых: обычная сварка или сварка сплавом, газовая сварка, дуговая сварка, дуговая сварка в среде защитного металла, дуговая сварка порошком флюса, алюмотермическая сварка, сварка давлением, контактная сварка, и ультразвуковая сварка среди прочего. Из предшествующих наиболее широко используется дуговая сварка защищенным металлом (SMAW) для сборки конструкций.В связи с этим в данной работе было установлено исследование этого типа сварного шва с использованием в качестве основного материала конструкционной стали ASTM-A36 и в качестве присадочного материала электродов E6013 [13, 14].
Основные положения и ограничения, используемые в моделях:
Пластические деформации небольшие, и используется линейная механика упругого разрушения.
Наполнитель (E6013) и основной материал (ASTM-A36) считаются линейно-упругими, а их свойства определяются в соответствии с гарантийным сертификатом поставщика и путем испытаний на растяжение.
Размеры образцов фиксированы на определенные величины для обеспечения многоцикловой усталости (103
Исходный тип дефекта — поверхностная трещина, которая расположена в наиболее напряженной зоне перпендикулярно максимальному главному напряжению.
Начальный дефект имеет угловое разделение между гранями в 4 градуса, а его первоначальный размер составляет 80 мкм.
Увеличение дефекта между одной и последующей итерацией не превышает 10% от размера трещины, существующей на момент итерации.
Используются призматические элементы с узлами, расположенными на вершинах и между краями; перед трещиной используются треугольные элементы примы.
Программное обеспечение ANSYS® V10.0 использовалось для расчета особых узлов в окрестности вершины трещины, в то время как компьютер с двухъядерным процессором Intel @ 2,00 ГГц использовался для решения моделей. На первом этапе была создана предварительная модель прогнозирования усталостной долговечности с использованием метода конечных элементов для определения размеров образцов, при которых при полностью переменной нагрузке 7500 Н усталостная долговечность находится в диапазоне многоцикловой усталости.
На рисунке 1 показана конфигурация анализируемого сварного соединения, которое состоит из двух наложенных друг на друга пластин с поперечными сварными швами. Ширина пластин такая же, а сварные швы — угловые. Основными геометрическими параметрами этой модели являются: ширина пластины (W = 30 мм), длина борта (Lc = 30 мм) и толщина пластины (S = 9,52 мм).
Различные авторы сообщают, что форма профиля сварного шва и остальной конфигурации сварного соединения обуславливает серьезность поля напряжений, что становится фактором, который следует учитывать в моделях прогнозирования усталости [15, 16] .Для анализа влияния геометрии поперечного сечения сварного шва в течение срока службы образцов были оценены два различных типа профилей валика: прямой и выпуклый. Настоящие профили сварного шва, полученные с помощью процессов SMAW, аналогичны выпуклому профилю, прямому профилю или промежуточному между обоими типами. Параметризация профилей бортов проводилась в зависимости от толщины листа, как показано на Рисунке 2.
Место появления начальных микродефектов в сварном шве зависит от ряда факторов: металлургических характеристик, режима сварки, скорости охлаждения соединения, свойств материала, ограничений на расширение или сжатие, которым подвергаются соединяемые пластины. и др. [1, 17].Эти микродефекты являются зародышами докритического распространения трещин, когда под острыми углами коэффициенты интенсивности напряжений достигаются выше порогового значения распространения.
В литературе обсуждаются многочисленные критерии моделирования усталостных трещин; в этом исследовании используется модель, предложенная Пэрис-Эрдоганом, которая является наиболее широко используемой для процессов усталости в докритической области распространения (область II) [7, 18],
При da / dN скорость роста трещины, DK _eq — это диапазон эквивалентного коэффициента интенсивности напряжений, а C и m — свойства материала.
Определение коэффициентов интенсивности напряжений для геометрических форм и режимов приложения простых нагрузок может быть выполнено с помощью легко реализуемых аналитических решений. Но когда геометрия и нагрузки более сложные, они вызывают сложные поля напряжений и деформаций на структурном элементе; поэтому для определения указанных факторов рекомендуется использовать метод конечных элементов [19]. Кроме того, метод корреляции смещения (DCT) относительно прост в исполнении и предлагает достаточно точные решения для целей данной работы.В связи с этим при моделировании трещин в анализируемом сварном шве применяется метод DCT.
Для описания напряженности поля напряжений в области вблизи вершины трещины необходимо использовать сингулярные элементы с дополнительным узлом на расстоянии четверти размера вершины трещины. С помощью этих единичных элементов коэффициенты интенсивности напряжений можно рассчитать следующим образом:
На рис. 3 показаны отдельные элементы, расположение узлов и перемещения, используемые при расчете коэффициентов интенсивности напряжений.
Для получения хороших результатов создание сетки компонента выполняется с соблюдением некоторых правил. Например, вершина трещины должна быть связана с небольшими единичными концентрическими элементами и не должна изменяться по размеру при расширении трещины. Остальная часть компонента состоит из четырехугольных элементов, обеспечивающих хорошую точность.
Существуют различные методы определения ориентации трещины по мере ее расширения, хотя все они в основном приводят к аналогичным результатам.В данной работе используется метод плотности энергии деформации на вершине трещины (y), который выражается согласно (5). Относительный локальный минимум y соответствует большому изменению объема и отождествляется с областью, в которой преобладает макродилатация, ведущая к росту трещины. Соответственно, этот метод устанавливает, что трещина распространяется в направлении минимальной плотности энергии деформации [18].
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Математические модели распространения трещин
На рис. 4 показаны результаты для напряжений фон Мизеса, полученные с помощью ANSYS® для обоих типов проанализированных профилей борта.Стрелки указывают место, где появляются максимальные эквивалентные напряжения. Как уже отмечалось, подошва сварного шва оказывается наиболее напряженной зоной в обоих случаях, где наиболее вероятно появление усталостных трещин.
С помощью метода, реализованного в этом исследовании, были получены результаты для коэффициентов интенсивности напряжений на итерацию во время устойчивого распространения трещины. Были проанализированы две ситуации для сварного соединения; в первом случае трещина возникает у основания валика с центром относительно средней плоскости образца и параллельным хорде.Во втором варианте трещина сохраняет ту же ориентацию и положение у основания борта, но она эксцентрична по отношению к средней плоскости борта, 90% по отношению к полуширине пластин (e / b = 90 %). Для обеих ситуаций и для всего диапазона итераций значения KII пренебрежимо малы по сравнению со значениями KI; кроме того, угол наклона трещины (q) довольно мал. Следовательно, оба значения можно считать незначительными на практике для моделирования эффектов структурной целостности сварного соединения.Для расчетов важно иметь безразмерный коэффициент интенсивности напряжений (FI) для конфигурации трещины и поперечной геометрии валика. Это определяется согласно выражению (6).
где sn — удаленное нормальное напряжение, действующее на положение трещины, а a — глубина трещины. На рисунках 5 и 6 показаны кривые FI для двух типов поперечных профилей борта, а также для случаев центральной трещины и эксцентрической трещины, соответственно, относительно средней плоскости борта.
Уточненное решение в замкнутой форме для центральной трещины (e / b = 0),
Прямой поперечный профиль:
Профиль поперечный выпуклый:
Кроме того, скорректированное решение замкнутой формы для эксцентрической трещины (e / b = 90%) составляет,
Прямой поперечный профиль:
Профиль поперечный выпуклый:
На рисунках 7 и 8 показаны устойчивые кривые распространения трещин для обоих типов профилей сварных швов, а также для центральных и эксцентрических трещин соответственно.Примечательно, что прямой профиль создает несколько меньшую концентрацию напряжений, поэтому усталостная долговечность для этой геометрии борта на 2,5% больше по сравнению с долговечностью выпуклого профиля для эксцентрической трещины. Эту разницу можно считать незначительной, поэтому можно сделать вывод, что влияние толщины валика на усталостную долговечность при таком типе конфигурации сварного соединения довольно мало. Однако положение усталостной трещины по длине валика существенно влияет на срок службы соединения, разница в долговечности до 41% между сварными соединениями с центральными трещинами и локализованными трещинами вблизи концов шва. бусины (э / б = 90%).
На рис. 9 показаны две возможные траектории разрушения на диаграмме оценки разрушения для эксцентрической трещины по отношению к средней плоскости образца. Первый из них соответствует докритическому росту трещины от исходного размера, заранее определенного; в то время как вторая ситуация соответствует трещине длиной 3 мм, и сварное соединение подвергается растягивающей нагрузке, которая постепенно увеличивается от нуля. Перехват этих двух траекторий с границей разрушения определяет ситуацию разрушения сварного соединения для обоих случаев, которая в данном случае представляет собой хрупкое разрушение сварного соединения.
3.2. Эксперименты и проверка моделей
Образцы были испытаны на усталость с требуемой конфигурацией, боковые части которых были обработаны для достижения хорошего соответствия размеров и исключения концов валиков, которые, вероятно, имели значительные дефекты в результате разрыва дуги и других известных отрицательных факторов. Тем не менее, профили сварных швов после сварки не обрабатывались. Намерение состоит в том, чтобы получить экспериментальные результаты по усталости сварных соединений, близкие к реальной промышленной практике сварки.Трудно гарантировать одинаковые размеры и профили сварных швов между образцами. По этой причине было изготовлено несколько образцов; Затем для испытаний отбирались образцы с шириной хорды сварного шва 4 мм с допуском ± 7,5%. Четыре образца были испытаны на усталость (N = 4). На рисунке 10 показана сборка одного из образцов на машине для испытаний на осевую усталость (а) и детали типа испытуемого образца (б). Используемая установка для осевой усталости была специально изготовлена для испытаний различных конфигураций сварных соединений.С его помощью можно установить любую продолжительность цикла нагрузки с предельным значением приложенной нагрузки до 10 кН и частотой приложения 30 Гц. Условия эксперимента были установлены с полностью переменной нагрузкой со значением пиковой нагрузки 7500 Н и частотой приложения 3 Гц. Приложенная нагрузка регулировалась с помощью механизма с двойным эксцентриситетом, считывая динамический датчик нагрузки, подключенный к системе сбора данных DAS (National Instrument). Цикличность регистрировалась цифровым счетчиком с оптическим датчиком.
По количеству зарегистрированных циклов до точки перелома были найдены среднее значение, стандартное отклонение и доверительный интервал для вероятности 95%.Также количество циклов до отказа по классическому методу расчета усталости [13, 14] определяется согласно выражениям (11, 12). Для исследуемой конфигурации сварного соединения результат усталостной долговечности равен 238 700 циклам.
На рис. 11 показано сравнение ожидаемого срока службы при усталости, рассчитанного в соответствии с двумя разработанными моделями, классическим методом и экспериментальными результатами. Стоимость жизни, рассчитанная классическим методом, отображается темной линией.На этом рисунке линии, обозначающие количество циклов, практически перекрываются для прямых и выпуклых поперечных профилей. Результаты испытаний на усталость отображаются в виде прямоугольника доверительного интервала (среднее значение = 73 287 циклов; стандартное отклонение = 3531 цикл).
В таблице 1 показаны значения цикла разрушения, полученные численным методом для трещины в эксцентричном положении, которое оказалось наиболее критическим местом, как при теоретическом методе, так и при экспериментальных испытаниях. С использованием предложенной методики получены результаты, которые хорошо согласуются с доверительным интервалом, полученным экспериментально.Однако результат усталостной долговечности, полученный классическим методом оценки усталостной долговечности, завышает ее более чем в три раза. Это несоответствие в классической процедуре возникает как результат различных факторов, среди которых не производится оценка области, в которой эффективно возникают максимальные напряжения, с использованием концентратора напряжений для определения общей усталости для каждого типа сварного соединения и с использованием прочности материала. наполнителя.
4.ВЫВОДЫ
Разработанный метод эффективен для синтеза моделей распространения усталостных трещин в поперечных угловых сварных соединениях. Это может быть потенциально полезно для других типов геометрических конфигураций сварных швов. Было обнаружено очень хорошее соответствие между наиболее критическими точками теоретических моделей и зонами, в которых трещины усталости появлялись и распространялись на образцах. Этими местами были пятки или пальцы сварных швов, и трещины распространялись, обнажая их поверхности вдоль плоскости, очень близкой к плоскости максимального главного напряжения.
Центральным вкладом этой работы является получение решений в замкнутой форме, уравнений (7-10), с помощью метода конечных элементов и линейной механики упругого разрушения для расчета коэффициентов интенсивности напряжений, необходимых для прогнозирования скорости роста поверхностных трещин ( центральная и эксцентрическая трещины соответственно) в поперечных угловых сварных швах. В этом исследовании есть два ограничения: во-первых, для ЗТВ учитываются однородные механические свойства, а во-вторых, не учитываются растягивающие остаточные напряжения, возникающие при сжатии сварочного валика.Будущая работа должна включать эти два аспекта.
Число циклов до усталостного разрушения, определенное с использованием предложенных моделей, оказалось в пределах доверительного интервала (p = 95%), рассчитанного по результатам экспериментальных испытаний. Это согласуется с тем фактом, что испытанные сварные соединения не были механизированы с целью модификации профилей валика; следовательно, имея промежуточные поперечные формы между теоретическими прямыми и выпуклыми профилями, используемыми в этой работе. Имеются различия в результатах моделей распространения трещин, которые различаются до 41% для центральных трещин и эксцентриситетом (e / b = 90%) по отношению к средней плоскости валика.Тем не менее, согласно результатам, существенных различий в усталостной долговечности для прямых и выпуклых профилей борта не было.
Существует противоречие между местами, обычно используемыми для расчета и испытания сварных соединений, и участками, которые эффективно выдерживают процессы объемной усталости. Таким образом, было показано, что традиционные методы расчета и испытания сварных соединений имеют недостатки. Традиционный расчет усталостной долговечности дает потенциально опасную завышенную оценку более чем в три раза.Таким образом, нормализованное использование проектных коэффициентов, равных четырем или более, было бы полностью оправдано в традиционных методах расчета.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Авторы хотели бы поблагодарить Национальное управление расследований Седе Боготы — Национальный университет Колумбии (исследовательский проект DIB 8008044) и Университет Ибаге за поддержку, оказанную в проведении этого исследования.
ССЫЛКИ
[1] Алам, М.С., Оценка структурной целостности и долговечности распространения усталостных трещин сварных и сварно-ремонтируемых конструкций: дис … канд. Школа горнодобывающей промышленности и технологий Южной Дакоты, США, 2005 г.
[2] Сандерс, У.В. и Лоуренс, Ф.В., Усталостное поведение сварных деталей из алюминиевого сплава, усталостные испытания сварных деталей, ASTM STP 648, 1977 г.
[3] Ли, К., Чанг, К., Джанг, Г., Ли, К.Й., Влияние геометрии сварного шва на усталостную долговечность ненагруженных угловых сварных крестообразных соединений, Технический анализ отказов, 16, стр.849-855, 2009.
[4] Баласубраманян В. и Гуха Б. Влияние размера сварного шва на характеристики роста усталостных трещин в крестообразных соединениях, сваренных дуговой сваркой с флюсовой сердцевиной, Материаловедение и инженерия, A265, стр. 7-17 , 1999.
[5] Берковис, Д., Келли, У. и Ди, С., Рассмотрение влияния остаточных напряжений на конструкции из алюминиевых сплавов, сваренных усталостью, Journal of Fatigue & Fracture of Engineering Material and Structure, 21 , pp. 159-170, 1998.
[6] Dorta, M., Vidal, J., Mateo, A., Fargas, G. y Camejo, F., Modelos empíricos para la predicción de la geometría del cordón en soldaduras a tope de un acero inoxidable dúplex 2205, DYNA, 78, стр. 206- 215, 2011.
[7] Мурти, Р.Д., Ганди, П. и Мадхава Рао, А.Г., Модель для прогнозирования усталости сварных сварных труб из усиленной стали на море с использованием подхода FM, Международный журнал морской и полярной инженерии, 4 ( 3), pp. 241-247, 1994.
[8] Мэддокс, С.Дж., Применение концепций соответствия назначению к оценке усталости сварных соединений, Международная конференция по усталости, Торонто, Онтарио, Канада, 72-81 , 1994.
[9] Гирао, Дж., Родригес, Э., Байон, А., Буйер, Ф., Пистоно, Дж. И Джонс, Л., Определение наилучшей последовательности сварки продольных сварных швов VATS с помощью анализа деформаций. электронно-лучевая сварка FE моделирование, Fusion Engineering and Design, 85, стр. 766-779, 2010.
[10] Хориока, Дж. Э. и Аленкастр, Дж., Estudio de los esfuerzos en uniones soldadas por el método de los elementos finitos , CIMNE, Barcelona, 2002.
[11] Sleczka, L., Оценка малоцикловой усталостной прочности стыковых и угловых сварных соединений, Journal of Constructional Steel Research, 60, стр.701-712, 2004.
[12] Тран, В. и Пан, Дж. Аналитические решения коэффициента интенсивности напряжений для точечных сварных швов сопротивлением и трением с перемешиванием в образцах, подвергающихся сдвигу внахлест из различных материалов и различной толщины, Engineering Fracture Mechanics, 77 , pp. 2611-2639, 2010.
[13] Руководство по проектированию для расчета размеров угловых сварных швов, Американское сварочное общество, Майами, Флорида, 1997.
[14] Шигли, Дж. Э., Мишке, С. Р. и Будинас, Р. Г. , Машиностроительный дизайн, McGraw-Hill, 7-е издание, стр.463 — 486, 2004.
[15] Nguyen, N.T. и Вахаб, Массачусетс, Влияние параметров геометрии стыкового сварного шва на коэффициент интенсивности напряжений и усталостную долговечность, Computational Mechanics, Valliappan, Pulmano & Tin-Loi (Eds), Rotterdam, pp. 883-888, 1993.
[16] Ниу, X. и Глинка, Г., Влияние профиля сварного шва на факторы интенсивности напряжений в сварных конструкциях, Международный журнал разрушения, 35, стр. 3-20, 1987.
[17] Вахаб, М.А., Алам, М.С., Значение дефектов сварного шва и поверхностного упрочнения на стойкость к распространению усталостных трещин в стыковых сварных соединениях, Журнал технологий обработки материалов, 153 и 154, стр.931-937, 2004.
[18] Socie, DF и Marquis, GB, Multiaxial Fatigue, Society of Automotive Engineers, Boca Raton, 2000.
[19] Tada, H. Paris, PC and Irwin, GR , Справочник по анализу трещин, Сент-Луис (Миссури): Del Research Corporation, стр. 452-620, 1973.
PPT — Defects and Discontinuities PowerPoint Presentation, скачать бесплатно
Defects and Discontinuities Tim Turner Elizabethtown Technical College
Defect • Дефект или дефекты, которые по своей природе или совокупному эффекту делают деталь или продукт неспособными удовлетворить минимальные применимые стандарты или спецификации приемки.Термин обозначает отклоняемость.
Нарушение сплошности • Нарушение типичной структуры материала, например отсутствие однородности его механических, металлургических или физических характеристик. Разрыв не обязательно является дефектом.
Weld Совместное Разрывы • Основной металл Разрывы • Клееный слезотечение • слоистость и отслоений • Колени и Швы • Пористость • Равномерно Рассеянный • Кластер • Линейное • Трубопроводы • околошовной зоны микроструктура изменения • базовая пластина ламинаций • Размер или размеры • Несоосность (Hi-lo) • Поднутрение • Недостаточное заполнение • Вогнутость или выпуклость • Чрезмерное армирование • Неправильное армирование • Перекрытие • Прожог • Неполное или недостаточное проникновение • Неполное сплавление • Неровность поверхности • Перекрытие • Удары дуги • Включения • Шлак • Вагонтажи • Вольфрам • Брызги • Дуговые кратеры • Трещины • Продольные • Поперечные • Кратер • Горловина • Носок • Корень • Под бортовкой и зона термического влияния • Горячий • Холодный или с задержкой
Несоосность (привет-низко) • Определение: Количество корень не совмещен • Причина: небрежность.Также из-за соединения различной толщины (переходной толщины) • Профилактика: Качество изготовления. Углы перехода не должны превышать 2,5 к 1. • Ремонт: Шлифование. Будьте осторожны с обработкой поверхности и направлением следов заточки. Внутри трубы / трубки сложно.
Канавка • Определение: канавка, вырезанная на носке сварного шва и оставленная незаполненной. • Причина: высокий ток, угол наклона электрода, большая длина дуги, ржавчина. • Предотвращение: установите машину на металлолом. Перед сваркой очистите металл. • Ремонт: сваривайте электродом меньшего размера, иногда с низким содержанием водорода с предварительным нагревом.Иногда сначала надо долбить.
Выточка (продолжение …) Выточка обычно имеет допустимый предел. Разные нормы и стандарты сильно различаются по допустимой сумме. Пластина — меньшее из 1/32 дюйма или 5% (тип.)
Недостаточное заполнение • Определение: поверхность шва находится ниже прилегающих поверхностей основного металла • Причина: неправильная техника сварки • Предотвращение: нанесите надлежащим образом методы сварки для типа и положения сварного шва. Перед нанесением покрытия используйте стриппер.• Ремонт: просто приварить, чтобы заполнить. Может потребоваться подготовка путем измельчения.
Недостаточное заполнение на корневой стороне (обратное всасывание) • Определение: поверхность шва находится ниже прилегающих поверхностей основного металла у корня шва. • Причина: обычно неправильная подготовка шва или чрезмерный нагрев сварочной ванны. • Предупреждение: правильная причина. (см. следующий слайд) • Ремонт: заварка для заполнения. Может потребоваться удаление участка сварного шва путем шлифовки для доступа к корню стыка.
Причина недостаточного заполнения у основания Некоторые жидкости, такие как вода или расплавленная сталь, пытаются покрыть как можно большую площадь поверхности того, с чем они контактируют.Слишком широкая сварка корневого прохода также может привести к провисанию валика (положение над головой).
Удаление корневого прохода шлифованием 1. Восстановите геометрию канавки как можно точнее. 2. Воспользуйтесь пилой или шлифовальной машиной и отрезным кругом 1/16 — 1/8 дюйма, чтобы воссоздать отверстие корня. Помните, что для ремонта иногда требуется электрод меньшего размера. 3. Откройте угол паза. Будьте осторожны, чтобы оставить правильный размер поверхности корня. 4. Растушуйте начало и конец, чтобы плавно переходить в существующий шов и выходить из него.
Чрезмерная вогнутость или выпуклость • Определение: вогнутость или выпуклость углового шва, превышающая указанные допустимые пределы • Причина: сила тока и скорость перемещения • Предотвращение: соблюдайте надлежащие параметры и методы. • Ремонт: шлифовать или приваривать. Должен плавно переходить в основной металл.
Вогнутость
Выпуклость
Лицевая арматура Армирование корня Усиление Количество сварного шва с канавкой, выходящего за пределы поверхности 9105 • Избыточный контур •
• Избыточный
Чрезмерное армирование • Определение: специально определено стандартом.Как правило, арматура должна быть заподлицо до 1/16 дюйма (труба) или заподлицо до 1/8 дюйма (пластина или структурные профили). • Причина: слишком низкая скорость движения, слишком низкая сила тока. • Предотвращение: установите силу тока и скорость движения на пластине для отходов. • Ремонт: Удалить излишки арматуру и перо сварных пальцев к плавному переходу к опорной плите.
Недостаточное армирование • Определение: специально определено стандартом. Как правило, недозаполнение может составлять до 5% толщины металла, но не более 1/32 дюйма, пока толщина покрывается противоположной арматурой.Не применяется к угловым швам. • Причина: усиление корня — слишком малое количество присадочного металла приведет к утонению присадочного металла. В положении OH слишком горячая или слишком широкая лужа приведет к опусканию открытой корневой лужи. • Предотвращение: используйте соответствующую технику сварки. Используйте подкладку или расходные вставки. Используйте обратный шов или подкладку. • Ремонт: возможно просто увеличить лицевое усиление. Если обратная сварка невозможна, необходимо удалить и повторно заварить.
Неправильный контур сварного шва • Определение: когда сварной шов имеет угол перехода меньше 1350 ° на носке сварного шва.1350 • Причина: Плохая техника сварки • Предотвращение: Используйте надлежащие методы. Часто проблему можно решить с помощью плетения или хлыста. • Ремонт: сварная поверхность должна входить в опорную плиту.
Перекрытие • Определение: когда поверхность сварного шва выходит за пределы носка сварного шва • Причина: неправильная техника сварки. Обычно углы электродов и скорость перемещения. • Профилактика: перекрытие — это проблема контура. Правильная техника сварки предотвратит эту проблему. • Ремонт: необходимо удалить нахлест, чтобы он плавно переходил в основной металл.Остерегайтесь глубоких следов заточки, идущих поперек груза. Также будьте осторожны с нарушениями плавления, скрытыми шлифовкой. Используйте NDT, чтобы быть уверенным.
Перекрытие Перекрытие измеряется с помощью квадратной кромки, такой как 6-дюймовая линейка. Как правило, перекрытия не допускаются.
Прожиг (нестандартный) • Определение: Когда нежелательное открытое отверстие полностью проплавлено через основной металл. Отверстие может оставаться открытым, а может и не оставаться. • Причина: чрезмерное тепловложение.• Предотвращение: снижение тепловложения за счет увеличения скорости движения, использования радиатора или уменьшения параметров сварки. • Ремонт: будет определяться стандартами. Заполнения может хватить. В противном случае может потребоваться снятие и повторная сварка. Некоторые стандарты могут требовать специального присадочного металла и / или PWHT.
Неполное или недостаточное проникновение • Определение: когда металл сварного шва не достигает требуемой глубины в основании соединения • Причина: низкая сила тока, низкий предварительный нагрев, плотное раскрытие корня, быстрая скорость перемещения, короткая длина дуги.• Профилактика: устраните способствующие факторы. • Ремонт: Задняя строжка и обратная сварка или снятие и повторная сварка.
Неполная сварка • Определение: металл сварного шва не образует когезионной связи с основным металлом. • Причина: низкая сила тока, крутые углы электродов, высокая скорость перемещения, короткий дуговый зазор, отсутствие предварительного нагрева, слишком маленький электрод, нечистота основного металла, дуга вне шва. • Профилактика: устраните потенциальные причины. • Ремонт: удалите и снова приварите, стараясь полностью удалить дефектный участок.Иногда это бывает крайне сложно найти.
Arc Strike • Определение: локализованное слияние вне зоны сварки. • Причина: небрежность • Предотвращение: в труднодоступных местах прилегающие участки можно защитить с помощью противопожарных одеял. • Ремонт: Где применимо, искры дуги необходимо отшлифовать до гладкости и проверить на наличие трещин. Если они обнаружены, они должны быть удалены и отремонтированы с использованием квалифицированной процедуры ремонта и осмотрены, как и любой другой сварной шов.
Включения • Шлак • Гусеницы • Вольфрам
Включения шлака • Определение: застрявший шлак внутри сварного шва • Причина: низкая сила тока, неправильная техника, попытка сваривать в слишком тесной зоне.Медленное движение в вертикальном направлении вниз • Предотвращение: увеличьте силу тока или выполните предварительный нагрев, зачистите плотные участки, чтобы получить доступ к нижней части стыка. • Ремонт: Удалить шлифованием. Reweld.
Гусеницы вагона (нестандартные) • Определение: жаргонный термин для обозначения канавки, оставшейся на носке корневого прохода, которая заполняется шлаком и остается в сварном шве. • Причина: контур корневого прохода слишком высок, или выступ сварного шва не связан с основным металлом. • Предотвращение: используйте надлежащую технику для нанесения корня шва.• Ремонт: лучше всего ремонтировать перед нанесением горячего прохода. Тщательно отшлифуйте поверхность корневого прохода. будьте осторожны, чтобы не порезать другие участки сварного соединения.
Вольфрамовые включения • Определение: частица вольфрама, внедренная в сварной шов. (Обычно только GTAW) • Причина: слишком маленький вольфрамовый электрод, слишком высокая сила тока, баланс переменного тока на +, слишком большой наклон, наконечник электрода не срезан, электрод погружен в сварочную ванну или касается наполняющего стержня, электрод расслоен. • Профилактика: устранение причины • Ремонт: шлифовка и повторная сварка
Включения • исправьте, если увидите.в противном случае отшлифовать и исправить
Усы • Неприглядный • Препятствует потоку материала в трубопроводе • Являются включениями • Могут сломаться в трубах и повредить оборудование на нижнем уровне
Брызги • Определение: мелкие частицы металла шва выбрасываются из сварочные операции, которые прилипают к поверхности основного металла. • Причина: большая длина дуги, большие углы наклона электродов, высокий ток. • Предупреждение: устраните причину. Основной металл можно защитить с помощью покрытий или высокотемпературных красок.• Ремонт: удалить шлифованием или шлифованием. Иногда необходимо проверить, как если бы это был сварной шов.
Дуговые кратеры • Определение: впадина, оставшаяся в конце сварного шва, где сварочная ванна остается незаполненной. • Причина: неправильные методы прекращения сварки • Предотвращение: • Ремонт: если трещин нет, просто заполните кратер. Обычно сварка из-за кратера обратно в кратер.
Трещины • Продольные • Поперечные • Кратер • Горло • Носок • Корень • Под бортик и зона термического влияния • Горячий • Холодный или замедленный
Продольная трещина • Определение: трещина, идущая в направлении ось сварного шва.Может быть обнаружен в сварном шве или основном металле. • Причина: проблема с предварительным нагревом или быстрым охлаждением. Также вызвано усадочными напряжениями в областях с высокими ограничениями. • Профилактика: приваривайте к областям с меньшими ограничениями. Также предварительно нагрейте, чтобы выровнять скорость охлаждения. • Ремонт: удаление и повторная сварка.
Поперечная трещина • Определение: трещина, проходящая внутрь или внутри сварного шва, поперек направления оси сварного шва. • Причина: проблема твердости металла сварного шва • Предотвращение: • Ремонт:
Crater Crack • Определение: трещина, обычно имеющая форму буквы «X», которая обнаруживается в кратере.Кратерные трещины — это горячие трещины. • Причина: центр сварочной ванны становится твердым перед внешней стороной сварочной ванны, разрывая центр во время охлаждения. • Предотвращение: используйте кратерную заливку, заполните кратер по окончании шва и / или выполните предварительный нагрев, чтобы выровнять охлаждение лужи. • Ремонт:
Throat Crack • Определение: продольная трещина, расположенная в области сварного шва. • Причина: поперечные напряжения, вероятно, из-за усадки. Указывает на неправильный выбор присадочного металла или процедуры сварки.Может быть связано с распространением кратерной трещины. • Профилактика: Устраните первоначальную причину. Этому может помешать усиление подогрева. убедитесь, что не оставили кратера. Используйте более пластичный присадочный материал. • Ремонт: снимите и заново приварите, используя соответствующую процедуру. Обязательно сначала исправьте первоначальную проблему.
Трещина на носке • Определение: трещина в основном металле, начинающаяся у носка сварного шва. • Причина: поперечные напряжения усадки. Указывает на проблему хрупкости HAZ. • Предотвращение: по возможности увеличьте предварительный нагрев или используйте более пластичный наполнитель.• Ремонт:
Корневая трещина • Определение: трещина в сварном шве в корне шва. • Причина: напряжения поперечной усадки. То же, что и трещина в горле. • Предотвращение: То же, что и трещина в горле. • Ремонт:
Трещина под бортом • Определение: трещина в нерасплавленном основном металле ЗТВ. • Причина: водородное охрупчивание. • Предотвращение: используйте электроды Lo / Hi и / или предварительный нагрев. • Ремонт: (обнаруживается только с помощью неразрушающего контроля). Снимаем и заново завариваем.
Горячая трещина • Определение: трещина в сварном шве, возникающая во время затвердевания.• Причина: микронапряжения от усадки металла шва, разрывающие металл шва, когда он охлаждается от температуры жидкости до твердого состояния. • Профилактика: предварительно нагрейте или используйте наполнитель с низким пределом прочности. • Ремонт:
Холодная трещина • Определение: трещина, которая возникает после полного затвердевания металла • Причина: усадка, сильно ограниченные сварные швы, неоднородности • Предотвращение: предварительный нагрев, сварка в областях с меньшими ограничениями, использование более пластичных свариваемый металл • Ремонт: снимите и снова приварите, сначала устраните проблему, может потребоваться предварительный нагрев.
Ремонт трещин • Определите причину • Устраните проблему • Примите меры для предотвращения повторного возникновения • Обычно требуется ремонт с использованием меньшего электрода
Разрывы основного металла • Разрывы ламелей • Расслоения и расслоения • и швы
Слои • Несплошность основного металла • Может потребоваться ремонт перед сваркой • Формируется в процессе фрезерования
Эффект расслоения можно уменьшить за счет конструкции соединения:
Отслоения 9300004 Загрузи больше …
Руководство по сварке согласно коду
> Типы соединений <
Помимо различных типов сварных швов и сварных швов, при сварке используются различные типы соединений. Соединение относится к способу соединения двух металлических пластин, а термины, используемые для обозначения этих пересечений, заимствованы из столярных работ. Ниже вы найдете рисунки и описание наиболее часто используемых, а также символы, которые представляют их на чертежах магазинов.
Тройник

Когда одна пластина расположена перпендикулярно другой, как показано выше, у вас есть тройник.Две стороны свариваются на стыке с одной или обеих сторон, в зависимости от технических характеристик продукта или планов конструкции. Вы обнаружите, что тройники чрезвычайно распространены при сварке конструкций. Угловой сварной шов обычно используется для тройника, но иногда спецификации требуют некоторого снятия фаски. В этом случае вы заполните стык сварным швом с разделкой кромок.
В отличие от схемы, приведенной выше, сварной шов для тройника должен проникать в обе рабочие пластины, соединяя их вместе.Для обеспечения хорошего проплавления вертикальная пластина перед сваркой может быть скошена различными способами, как показано ниже.

Самый распространенный тройник — это первый пример, известный как многопроходный угловой шов. Несмотря на то, что в следующем разделе этого руководства подробно рассматриваются символы сварки, здесь есть преимущество: когда тип сварного шва (угловой, канавка и т. Д.) Отображается в нижней части горизонтальной линии, это означает, что сварка выполняется ближе всего к стрелка.Если вы видите форму сварного шва, изображенную в верхней части линии, это означает, что сварка выполняется на другой стороне пластины, в стороне от стрелки. Если фигура указана выше и ниже горизонтальной линии в символе, обе стороны стыка должны быть свариваются.
Стыковое соединение

Две металлические пластины, которые встречаются вдоль одной стороны, образуют стыковое соединение. Сварной шов может проникать полностью, как показано на рисунке выше, или иметь только частичное проплавление.В любом случае перед началом сварки между пластинами должен быть зазор. Чем толще пластины, тем больше зазор. Для листов толщиной более четверти дюйма для выполнения работы обычно требуется сварка со скосом или V-образной канавкой. Вот некоторые из наиболее распространенных характеристик стыковых соединений:

Соединение внахлестку
— — —
Соединения внахлест свариваются не там, где встречаются две грани, а на одной или обеих кромках, которые загибают грани.Как правило, эти соединения выполняет угловой сварной шов, но важно иметь хорошую подгонку, чтобы две грани прилегали друг к другу.
Кромочный стык
— — —
Краевое соединение немного похоже на угловое соединение. Разница в том, что две стороны не соединяются под перпендикулярным углом, а вместо этого делят одну и ту же плоскость (или что-то подобное).
Угловой шарнир
— — —
Угловые соединения объединяют две кромки рабочих пластин, которые встречаются под перпендикулярным углом или в двух разных плоскостях.