Допустимые и недопустимые по ГОСТу виды дефектов сварных соединений

Нарушение требований, установленных нормативными документами, при сварке плавлением приводит к образованию брака. Дефекты сварных соединений ГОСТ 30242-97 разделяет на шесть групп. Их нужно знать так же хорошо, как и то, как варить металл правильно.

Трещины: разновидности, причины их образования

Трещиной называют несплошность, которая вызывается резким охлаждением или воздействием нагрузок. Разновидность этого дефекта, которую можно обнаружить только оптическими приборами с увеличением, не менее пятидесятикратного, называют микротрещиной.

Продольные трещины располагаются вдоль сварного соединения и могут располагаться:

• в металле шва;
• в основном материале;
• на границе сплавления;
• в области температурного влияния.

Продольная трещина

Трещины в основном металле, причиной которых являются высокие напряжения, называют скрытыми. Внешне они напоминают ступеньки. Этот дефект присущ сварным соединениям значительной толщины. Высокие напряжения вызываются слишком жесткими соединениями или некорректным выбором сварочной технологии. Уменьшение сварочных напряжений снижает вероятность образования скрытых продольных трещин.

Конфигурация продольных трещин определяется линиями сплавления шва и основного металла.

Эти трещины разделяют на:

• горячие, их причиной является высокотемпературная хрупкость сплавов;
• холодные – возникают при медленном разрушении металла.

Поперечные трещины ориентированы перпендикулярно оси сварного шва. Они могут возникать, как в основном материале и металле сварного соединения, так и в зоне температурного влияния.

Радиальные трещины расходятся из одной точки и иначе называются звездообразными. Места их расположения аналогичны локализациям поперечных трещин. Причины образования поперечных и радиальных трещин такие же, как и у продольных.

В месте отрыва дуги на поверхности шва образуется углубление. Дефекты, которые возникают в этом месте, называют трещинами в кратере. Они разделяются на продольные, поперечные, звездоподобные. Конфигурацию этого дефекта определяют: микроструктура зоны сварного соединения, фазовые, термические и механические напряжения.

Если возникает группа не связанных друг с другом трещин, то они называются раздельными. Места и причины их возникновения аналогичны этим характеристикам поперечных и радиальных трещин.

Если из одной трещины образуется группа трещин, то такой брак носит название разветвленных трещин. Места их расположения – основной материал, металл шва, область термического влияния. Причины возникновения такие же, как и у продольных трещин.

Поры: их форма, места расположения и причины появления

Дефекты сварных соединений и соединений в виде полостей в сварном соединении называют порами. Эти полости заполнены газом, который не успел выделиться наружу.

Различают следующие разновидности пор:

• Газовая полость – это образование произвольной формы, не имеющее углов, причиной появления которого явились газы, не успевшие покинуть расплавленный материал.
• Газовой порой называют газовую полость, имеющую сферическую форму.
• Группа газовых пор, которая располагается в металле сварного соединения, называется равномерно распределенной пористостью.
• Скопление пор – это три или более газовых полостей, расположенных кучно на расстоянии между собой, не превышающем тройной диаметр максимальной поры.
• Цепочкой пор называют ряд газовых полостей, которые располагаются линией вдоль сварного соединения с расстоянием между ними, не превышающем трех диаметров наибольшей из пор.
• Если дефектом является несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва и имеющая высоту, которая гораздо меньше длины, то она называется продолговатой полостью.
• Свищом называют трубчатую полость, которая располагается в металле сварного шва. Свищ вызывается выделением газа. Его форма и положение определяются источником газа и режимом твердения. Как правило, свищи образуют скопления в форме елочек.
• Газовая полость, нарушающая целостность поверхности сварного соединения, называется поверхностной порой.
• Если во время затвердевания вследствие усадки образуется полость – она носит название усадочной раковины. А усадочная раковина, расположенная в конце валика и не заваренная при последующих проходах, называется кратером.

Поры – дефекты сварных соединений, фото которых приведено ниже, появляются из-за наличия вредных примесей, как в основном металле, так и в присадочном. Поры могут образовываться из-за ржавчины и прочих загрязнений, которые не были удалены перед проведением сварки с кромок материала, повышенного содержания углерода, высокой скорости сварочного процесса, нарушений защиты сварочной ванны. Самой частой причиной возникновения пор является отсыревшее покрытие плавящегося электрода.

Наличие одиночных пор не представляет опасности, а вот их цепочка может негативно сказаться на прочностных характеристиках сварного соединения. Участок сварочного шва, пораженный этими дефектами, переваривают, предварительно механически его зачистив. Поры и шлаковые включения

Виды твердых включений в сварном шве

Твердые инородные включения, как металлического, так и неметаллического характера, имеющие в своей конфигурации хотя бы один острый угол, являются недопустимым дефектами в сварном соединении, поскольку играют роль концентраторов напряжений. Дополнительная опасность этих дефектов заключается в том, что они не видимы снаружи. Обнаружить их можно только методами неразрушающего контроля. Шлаковые включения в сварном соединении

Твердые включения разделяются на следующие виды:

• Шлаковые включения – это шлаки, попавшие в сварочный шов. В зависимости от того, в каких условиях они были образованы, они бывают линейными, разобщенными, прочими. Причины их образования – большие скорости сварочного процесса, загрязненные кромки, многослойная сварка, если швы между слоями очищены некачественно. Форма этих бракованных включений очень разнообразна, поэтому они могут быть гораздо опаснее округлых пор.
• Флюсы, служащие для защиты металла от окисления, являются причиной образования флюсовых включений. Также, как и шлаковые, флюсовые включения делят на линейные, разобщенные и прочие.
• Причинами образования оксидных включений могут быть: недостаточно чистая поверхность основного или присадочного металлов, вытаскивание горячего сварочного прутка из области газовой защиты, неправильная подготовка кромок – слишком сильное их затупление.
• Частицы сторонних металлов – вольфрама, меди или других образуют металлические включения. Причиной их образования может стать эрозия вольфрамового электрода или случайное попадание металлических частиц снаружи, а также при использовании для поджига медной стружки.

Несплавление и непровар: причины возникновения

Непровар и несплавление

Дефекты – несплавление и непровар – это отсутствие соединения основного материала и металла сварного соединения.

Несплавление возникает при высоких скоростях сварочного процесса и силе тока более 15000С. Для предотвращения несплавлений необходимо уменьшить скорость сварки, снизить временной разрыв между образованием и заполнением канавки, тщательно очищать сварочную зону от масел и загрязнений. Несплавления могут располагаться:

1. в корне сварного шва;
2. на боковой стороне;
3. между валиками.

Непровар возникает по причине невозможности расплавленного металла достичь корня шва. Причин непровара может быть несколько:

1. недостаточный сварочный ток;
2. слишком высокая скорость перемещения электрода;
3. увеличенная длина дуги;
4. слишком маленький угол скоса кромок;
5. перекос свариваемых кромок;
6. недостаточный зазор между кромками;
7. неправильно выбранный – увеличенный – диаметр электрода.
8. попадание шлака в зазоры между кромками;
9. неадекватный выбор полярности для данного типа электродов.

Непровар – очень опасный и недопустимый сварочный дефект.

Виды отклонений формы наружной поверхности шва от заданных значений

К нарушениям формы сварочного шва относят следующие дефекты:

• Подрезы непрерывные – представляют собой непрерывные углубления, расположенные на наружной части валика шва. Если подрезы располагаются со стороны корня одностороннего шва и образуются по причине усадки вдоль границы, их называют усадочными канавками. Подрезы являются широко распространенными поверхностными дефектами, которые возникают из-за слишком высокого напряжения дуги при сваривании угловых швов или по причине неточного ведения электрода. В этом случае одна из кромок проплавлена более глубоко, что приводит к стеканию металла на находящуюся в горизонтальном положении деталь. Для заполнения канавки металла не хватает. При сварке стыковых швов подрезы образуются редко. При слишком высоких значениях скорости сварки и напряжения дуги, как правило, возникают двухсторонние подрезы. Такого же типа дефект получается и при автоматической сварке в случае повышения угла разделки.

• Превышения выпуклостей стыкового или углового шва представляют собой избыток наплавленного металла с лицевой стороны швов сверх положенного значения.
• Если избыток наплавленного металла сверх установленного значения располагается на обратной стороне стыкового шва, то такой дефект называют превышением проплава. Разновидность – местный избыточный проплав.
• Если избыток наплавляемого металла натекает на основной металл, но не сплавляется с ним, то такой дефект называют наплавом.
• Линейное смещение возникает, если свариваемые поверхности расположены параллельно, но не на одном уровне.
• Угловым называют смещение между двумя поверхностями при их расположении под углом, который отличается от необходимого.
• Натек образуется из металла сварного шва который оседает под воздействием силы тяжести. Натек образуется при горизонтальном, потолочном, нижнем положениях сварки, в угловом соединении и шве нахлесточного соединения.
• При прожоге металл сварочной ванны вытекает, образуя сквозное отверстие. Причинами прожога могут стать загрязненность поверхности основного металла или электрода.
• Неполное заполнение разделки кромок возникает из-за недостаточного количества присадочного материала.
• Если в угловом соединении один катет значительно превышает другой, то возникает дефект чрезмерной асимметрии.
• Неравномерная ширина сварного шва.
• Неровная поверхность – это неравномерность формы усиления шва по его протяженности.
• Вогнутость корня шва представляет собой неглубокую канавку со стороны корня шва, которая образовалась по причине усадки.
• Из-за возникновения пузырьков в период затвердевания металла образуется пористость в корне шва.
• Возобновление. Этот дефект представляет собой местную неровность поверхности в зоне возобновления сварочного процесса.

Наплыв и подрез

Прочие дефекты сварных швов

Все дефекты сварных швов и соединений, которые не были перечислены выше, относятся к категории “прочие”. К ним принадлежат следующие типы дефектов:

• Случайная дуга. В результате возникновения случайного горения дуги возникает местное повреждение поверхностного слоя основного металла, который примыкает к области сварного шва.
• Брызги металла – капли, которые образовались от наплавляемого или присадочного металла во время сварочного процесса. Они прилипают к поверхности остывшего металла сварного шва или основного металла, расположенного в околошовной области.
• Вольфрамовые брызги – создаются частицами вольфрама, выброшенного из расплавленного электрода на основной металл или на сварной шов.
• Поверхностные задиры – это дефекты, которые возникают из-за удаления временно приваренного приспособления.
• Утонение металла образуется при механической обработке. При этом толщина металла имеет значение, которое меньше допустимой величины.

Допустимые дефекты сварных соединений – это отклонения, наличие которых не снижает эксплуатационные свойства сварного соединения и их присутствие разрешено нормативной документацией. Все остальные дефекты, как правило, исправляются с помощью подварки. Исправлять качество сварки более двух раз не разрешается, так как может произойти перегрев или пережог металла.

Опасно! Дефекты сварных соединений — Ковка, сварка, кузнечное дело

К вопросу о том, как правильно варить дуговой сваркой, статья о безопасности соединений.

К дефектам сварных соединений принято относить различные отклонения от технических требований и установленных норм, которые снижают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений, а также могут приводить к разрушению конструкции. Самые часто встречающиеся дефекты можно поделить на следующие группы – дефекты форм и размеров сварных швов, дефекты микро- и макроструктур, деформации и коробления сварных конструкций.

Дефекты сварных соединений и швов, выполненных сваркой плавлением, возникают в результате нарушения требований нормативных документов по подготовке, сборке и сварке всех соединяемых узлов, термической и механической обработке сварных швов и конструкции, к сварочным материалам.

Чем опасны дефекты сварных соединений?

Если допущенные в изделии отклонения установленных допусков не превышают, изделие (сварной шов) может приниматься в эксплуатацию. Здесь важно знать, на что именно влияет допущенное отклонение и как при нем изменяется характеристика изделия – так усиление шва не снижает прочность конструкции при статических нагрузках, но сильно влияет на его вибрационную прочность. Чем выше усиление шва и меньше угол перехода от металла основного к металлу наплавленному, тем сильнее оно будет снижать предел выносливости.

Такие дефекты сварных соединений как кратеры и прожоги являются недопустимыми и в обязательном порядке подлежат исправлению. Часто кратер в итоге становится очагом развития трещин.

Опасным дефектом является подрез – в конструкциях, работающих на выносливость, он совершенно недопустим. Подрезы небольшой протяженности, которые приводят к ослаблению сечения шва до 5% в конструкциях, работающих под воздействием статических нагрузок, считаются допустимыми.

Наплывы, резко изменяя очертания швов, приводят к образованию концентраторов напряжений, снижая тем самым выносливость конструкций. Наплывы с большой протяженностью принято считать недопустимыми дефектами, поскольку они зачастую сопровождаются непроварами. Небольшие местные наплывы считаются допустимыми дефектами.

Самый частый и опасный дефект сварных швов – это трещины, которые являются сильными концентраторами напряжений. Без исправления (подварки) выявленные трещины оставлять обычно не разрешается. Имеющие трещины сварные швы исправляют по специальной технологии, разработанной для гарантии надежной работы сварного соединения.

Непровары за счет ослабления рабочего сечения снижают работоспособность сварного соединения, создавая концентрацию напряжений в шве. Мелкие непровары при вибрационных нагрузках снижают прочность соединения до 40%, а большие – до 70%.

Газовые и шлаковые включения, поры незначительно влияют на прочность соединения в целом, однако расположенные в виде цепочки они уже представляют собой опасность, существенно снижая общую прочность конструкции. В данном случае важную роль играет геометрическое расположение включений и пор, чем лучше они упорядочены, тем более опасными являются. Если шлаковые включения располагаются в глубине шва, это уже очень опасно.

Напоследок хотелось бы отметить, что дефекты сварных соединений являются неизбежностью, так как изготовить ряд швов без них вообще почти что невозможно. Главное следить за тем, чтобы имеющиеся дефекты не превышали допустимый максимум. Характер и количество допускаемых погрешностей без исправления должны четко прописываться в технических условиях на узел или сварку. При сварке плавлением дефекты исправляются, как правило, подваркой дефектного места.

Смотрите также:

План-схема кузницы, для начинающих кузнецов

Представленный в этой небольшой статье план-схема кузницы, это только один вариант из огромного количества возможных. Конечно, он подходит далеко не под все условия и помещения. Ценность этого плана в том, что это не банальная теоретическая схема, которых полно в интернете, это реально действующая кузница, в которой, как видно по фотографиям, успешно работают люди.

Перед вами, сама, представленная схема. Чтобы рассмотреть ее поближе, нажмите на снимок плана-схемы. Вы автоматически перейдете на сервис Яндекс-Фотки, там вы сможете посмотреть план-схему в увеличенном размере (ссылка «В другом размере»)

Данная статья, при наличии новой информации по теме, будет редактироваться и пополняться. В случае возникновения вопросов, не стесняйтесь, спрашивайте в комментариях.

Дефекты сварных соединений: виды, причины и исправление

Соединение сваркой состоит из нескольких этапов, часто сопровождающихся возникновением дефектов. На это существуют как объективные причины, например, качество материалов, так и субъективные — отступление от технологического процесса, недостаточный профессионализм сварщика. Существуют официальные документы, где определены дефекты и контроль качества сварных соединений и швов. Поскольку в дальнейшем дефекты сварного шва способны вызвать разрушение конструкций, выполнение требований строго обязательно.

Нормативными материалами предусмотрены виды дефектов сварных соединений, внешний вид, характеристики и качество швов, получаемых при помощи сварки. В них также указаны необходимые допуски от идеального состояния. Отклонения от требований являются дефектами. Классификация дефектов сварных швов определена в ГОСТе-5264.

На существующие виды дефектов сварных швов имеется много методов контроля, в результате которых будет получено заключение о состоянии сварных швов. При многочисленных отклонениях соединение признается браком и подлежит переделке. Иногда может потребоваться изменение не всего шва, а только его части.

Дефекты сварочных швов, их размер и количество, которые допустимы для конкретного соединения, указаны на чертежах. Дефекты сварочных швов и причины их образования должны знать все работники, участвующие в этом процессе — от разработчиков конструкций до непосредственных исполнителей работ.

Причины возникновения

Дефекты сварочных соединений возникают по следующим причинам:

1. Нарушение технологии.
2. Недостаточная квалификация исполнителя.
3. Неисправность оборудования.
4. Включение неправильного режима.
5. Электроды неподходящего размера.
6. Колебания и изменение электрического напряжения.
7. Несоблюдение рекомендуемой скорости процесса.
8. Отсутствие предварительной подготовки.
9. Неблагоприятная погода при сварке не свежем воздухе.

Существуют рекомендации, определяющие особенности различных видов сварки. Они основаны на практическом опыте применения технологии соединения металлических деталей сваркой. Перед началом процесса необходимо проверять работоспособность применяемого оборудования. Периодически проводится его поверка, дата проведения и результаты которой указываются в техническом паспорте.

Виды дефектов

Все дефекты сварки подразделяют на три крупные группы: находящиеся снаружи соединения, внутри него и сквозные. Наружные дефекты контактной сварки легко обнаружить при визуальном осмотре. Он является обязательным при контроле всех швов, независимо от того, какие требования к ним предъявляются.

Одни из наиболее характерных признаков внешних дефектов — различная ширина отдельных участков в продольных швах, а также катетов в угловых соединениях. Достаточно хорошо заметны существующие наплавы поверх основного шва. К внешним возможным дефектам сварных швов принадлежат: углубления и выпуклости, трещины, кратеры, подрезы, наплывы, свищи.

Внутренние дефекты сварных швов при визуальном осмотре не видны. Основные причины их появления — некачественный материал и нарушение технологии процесса сварки. Внутри также могут образоваться невидимые трещины. Если их вовремя не обнаружить, то из-за растущего напряжения начнется постепенное разрушение конструкции. Причиной возникновения трещин может быть чересчур быстрое охлаждение. К внутренним изъянам относятся металлургические дефекты сварных швов — вредные примеси.

Если сплавление деталей недостаточно, то образуется непровар. Это происходит, когда пренебрегают подготовкой к работе кромок деталей и на них остаются ржавчина и окалины. К другим причинам возникновения непровара относятся недостаточно большая величина тока, несовпадение электрода с осью плавления. Если этот дефект имеет большую протяженность, то потребуется переплавка.

Внутри сварного шва могут образовываться поры. Внутри они заполнены газом. Причиной, по которой появляются поры, является наличие посторонних примесей в материалах, подлежащих сварке, излишняя влага. Если допустимые концентрации превышены, то предстоит переделка. При нарушении правил технологии внутри шва могут появиться различные включения: оксидные, вольфрамовые, а также шлаковые.

Под сквозными дефектами понимают поры, которые находятся не внутри, а проходят сквозь всю толщину шва. Этот дефект наблюдают визуально. При незначительной скорости и большом токе появляются прожоги.

Методы контроля

Все сварные соединения обязаны проходить контроль. Особенно это касается конструкций, эксплуатация которых несет повышенную ответственность. Контроль с применением специального оборудования позволяет узнать, насколько серьезные изъяны имеются в сварных соединениях. Большинство дефектов приводит к уменьшению плотности. Последствием может служить наступившая неспособность выдерживать тяжелые нагрузки.

Чтобы обнаружить дефекты сварных швов и соединений применяют различные методы контроля:

1. Визуальный осмотр. Является обязательным для первоначального выявления отклонений от нормы. Для более точного анализа применяют лупу с большим увеличением.
2. Дефектоскопия. Основой является свойство материала изменять свой цвет при взаимодействии с различными жидкостями, в частности с керосином. К преимуществам относятся безопасность метода и быстрота проверки.
3. Магнитный метод. Проходящие магнитные волны при встрече с дефектами искажаются. Измерение искажений позволит судить о наличии дефектов.
4. Ультразвук. Дефектоскопы, основанные на использовании ультразвуковых волн, измеряют их отражение.
5. Радиационный метод. Сварные швы просвечивают рентгеновскими лучами. Полученный снимок проявляют и подвергают расшифровке. Необходимо специальное оборудование. Оно может быть стационарным и мобильным. Недостатком является возможное влияние на здоровье сварщика. Требуется защита в виде специального костюма и маски.

Все применяемые способы контроля должны принадлежать к группе неразрушающих. Механические повреждения и разрушения не приемлемы. Допустимо использование не одного метода, а их совокупности.

При обнаружении брака, если имеется возможность, необходимо его исправить. Для этого используются такие способы:

• заварка способна убрать большие трещины;
• полной зачистке или вырубке подвергают находящиеся внутри небольшого размера трещинки, непроваренные участки и различные посторонние включения;
• наплавка устранит неполноту швов и подрезы;
• абразивом убирают наплывы;
• термическая обработка устранит негативные последствия перегрева металла.

Такими методами убирается практически неизбежное возникновение дефектов.

Группы дефектов

Дефекты и контроль качества сварных соединений строго регламентированы. В ГОСТе 30242 все дефекты сварных соединений разделены на группы. Всего таких групп насчитывается шесть. К первой группе межгосударственный стандарт отнес трещины, ко второй поры, к третьей твердые включения. Четвертую группу несплавление разделяет с непроваром. В пятой находятся все нарушения, которые имеют формы швов. Наконец, в шестой собраны все остальные сварочные дефекты.

Каждому из дефектов присвоено обозначение в виде числа из трех чисел. Добавление еще одной цифры означает уточнение, например, что данный дефект возник при определенном положении шва. Большинство из дефектов имеет еще и буквенное обозначение, которое можно увидеть в справочниках по сварке. Так, например, трещины имеют цифровое обозначение в виде числа 100 и буквенное в виде буквы Е.

Трещины

Цифровое обозначение 100, буквенное Е. Нормативным стандартом дано определение, что называют трещиной в сварке. Они позиционируются как разрывы или несплошности в сварном шве. Причинами возникновения названы охлаждение и нагрузки.

Трещины относятся к недопустимым дефектам. Это обусловлено тем, что они служат центром напряжений и являются очагом возможных разрушений. Трещины в сварных швах признаны наиболее опасным изъяном, встречающимся в соединениях сварным способом, который в перспективе может привести к разрушению.

Борьба с этим видом дефекта целесообразна, потому что маленькая вначале трещинка вследствие действия напряжения быстро увеличивается в размерах. В зоне риска находятся легированная сталь, а также высокоуглеродистая. Чем жестче закреплены между собой детали, тем выше возможность появления трещин. Многое зависит от марки металла и от содержания в нем примесей, таких как никель, фосфор, кремний, водород.

К основным причинам образования трещин относят несоблюдение требований существующих режимов сварки и нарушение технологии. Это вызывает большие напряжения в соединениях, приводящие к появлению трещин. Существует разница между способами ликвидации трещин в зависимости от того, где они расположены. В трещинах, находящихся на поверхности, вначале сверлят их окончания, чтобы предотвратить дальнейшее распространение. Затем происходит удаление механическим способом. Внутренние трещины удаляют механически, а затем заваривают.

Трещины разделяются на холодные и горячие. Холодные появляются сразу после того, как шов застынет. Горячие трещины появляются при высоких температурах. В зависимости от размера трещины делятся на макроскопические, которые хорошо видны визуально или при незначительном увеличении, и микроскопические. Микротрещины имеют обозначение 1001. Чтобы их увидеть потребуется увеличение в 50 крат.

В зависимости от расположения трещины бывают продольными с обозначением 101 и поперечными 102. Их буквенные обозначения соответственно Ea и Eb. Кроме этого они бывают разветвленными, радиальными, раздельными, находящимися в кратере. К радиальным относятся трещины, расходящиеся из точки. Трещины в кратере делятся на поперечные, продольные и с красивым необычным названием звездоподобные. Разветвленные получили свое название за то, что они возникают из одной трещины.

Поры

Относятся ко второй группе дефектов и имеют обозначение 201. Пора — слово известное, но необходимо понимать, что такое пора в сварке. Это поможет при ее контроле и ликвидации. Поры при сварке — это полости, внутри которых находится газ. Возникают как результат образования газов, проходящих с большой скоростью. Не всем пузырькам газа хватает времени, чтобы выйти наружу до того, как затвердеет металл.

Поры в сварном шве бывают разных размеров, что зависит от размера пузырьков внутри. Помимо отдельных пор бывают целые скопления. Поры могут иметь форму круга или овала.

Причины, почему образуются поры при сварке, бывают следующими:

• плохая зачистка кромок, при которой были оставлены ржавчина, окалины и подобные загрязнения;
• увеличенная скорость процесса сварки, в результате чего пузырьки газа не успели выбраться наружу;
• большое содержание углерода в основном и в присадочных материалах;
• увеличенная влажность, оказывающая влияние на покрытия электродов и флюс.

Основные причины появления пор при сварке под флюсом — посторонние включения в него, наличие ржавчины на проволоке, оставшиеся следы смазки или жира, поглощенный флюсом из влаги водород.

Наличие пор понижает прочность металла и герметичность соединения. Наряду с порами бывают газовые полости, отличающиеся другой формой. Кроме отдельной поры, встречаются: группа равномерно распределенных пор, цепочки в одну линию, скопления в одном месте, свищи, продолговатые полости.

Свищ в сварном шве образуется при непреднамеренном коротком замыкании электрода из вольфрама или же быстром внезапном обрыве дуги. Еще одна причина — неправильно произведенное гашение дуги. Для исправления свища сварного шва приходится удалять участок, где он был обнаружен.

Следствием усадки при затвердевании металла является усадочная раковина. Если она находится в конце валика, то это будет называться кратер сварного шва. Он, как правило, является результатом неправильных действий исполнителя. Наличие кратера автоматически уменьшает площадь торца шва, что приводит к снижению прочности. Для исправления ситуации приходится вырубать окончания шва с кратером.

Включения твердые

Третья группа с обозначением 300. Сначала надо выяснить, что называют включением в сварке. Это присутствие внутри затвердевшего после сварки металла частичек другого материала. Такие зоны становятся центрами напряжений, что понижает прочность соединения сваркой. Методом борьбы с дефектом является вырубка пораженного участка шва и последующее заваривание. Включению с острым углом присваивают название остроугольного. В зависимости от того, каким образом они образовались, инородные включения разделяются на линейные, разобщенные и другие.

При нормальном прохождении процесса образующийся шлак всплывает в сварочной ванне наверх. При нарушении технологии — большой скорости, неточного угла наклона электрода и его смещения, недостаточно хорошо выполненной зачистке — он остается внутри и становится инородным телом. Он может иметь значительный размер, что представляет опасность для надежности шва. Их наличие делает меньше размер торца шва и становится источником напряжения. При превышении допусков участки со шлаком вырубают и переваривают.

Если в металле находится флюс, то это приводит к образованию включений, называемых флюсовыми. Они разделяются на линейные, отдельные и другие. Причина возникновения — флюс, который не всплыл на поверхность и остался внутри. Это может возникать при наличии слишком больших гранул или увеличенной скорости происходящего процесса.

Металлический оксид, попавший внутрь, вызывает оксидное включение. При загрязнении поверхностей и недостаточной защите ванны образуются пленки, являющиеся труднорастворимыми. Внутри шва они станут прослойкой, которая снижает прочность соединения и способна привести к разрушению.

В включениях металлов выделяют вольфрам и медь, как наиболее вероятные. Не исключено образование и иных металлов. Включения могут возникнуть при использовании вольфрамового электрода. При этом кончик электрода дает брызги, которые попадают в металл. Если шов уже затвердел, то вольфрамовые включения остаются на поверхности. Иные причины — слишком большая плотность тока или короткое замыкание.

Электрод может замкнуться при нарушениях, вызванных неудобной позой сварщика, например, при потолочной сварке. Кусочек вольфрама внутрь затягивает жидкий металл. Наиболее часто такие дефекты появляются при сварке алюминия, а также сплавов с его содержанием, поскольку вольфрам в них не растворяется. Наличие включений из вольфрама можно узнать по треску и вспышкам сварочной дуги.

Несплавление

Дефект четвертой группы, имеющий обозначение 401. Несплавление — это, соответственно названию, отсутствие прочного соединения между металлом и швом. Различаются по местоположению: боковому на поверхности, между валиками и находящимися в корне. Несплавление может образоваться вследствие: неправильного угла сварки, не зачищенных кромок, неоднородности материала, неправильно выбранных режимов, небольшого значения тока, большой скорости процесса.

Непровар

Также входит в четвертую группу с обозначением 401. Непровары в сварных швах, по сути, тоже являются несплавлениями. Определением, что такое непровар в сварном соединении, является следующее: отсутствие сплавления металла, которое возникло из-за неспособности проникновения его в корень. Возникает по всей длине шва или на его отдельных участках, а также между слоями при многопроходном способе.

Причины образования непроваров при ручной дуговой сварке разные в зависимости от положения:
в корне — из-за недостаточно большого значения силы тока и значительной скорости процесса;
непровар кромки может происходить вследствие смещения с оси стыкования электрода;
между слоями — когда предыдущий слой не слишком хорошо зачищен.

Непровар сварного шва также может появляться из-за некачественного очищения металла от грязи, окалин, ржавчины, маленького зазора, большой величины притупления, маленького угла кромочных скосов, недостаточного тока, увеличенной скорости процесса, смещения электрода от нужного положения. В соединениях стыковым методом непровар возникает: при одностороннем виде в корне, а при двустороннем — в центре торцевого сечения.

Характерная особенность неполного проплавления — трещины большого размера на его окончаниях. При наличии непроваров уменьшается размер торца шва, возникают очаги напряженности. Если в дальнейшем конструкция будет подвергаться вибрации, то даже небольшого размера непровары способны значительно понизить прочность. Особенно большой вред прочности наносят непровары большого размера. Компенсация разрушающего действия непроваров — проплав или усиление. Еще один вид борьбы с этим дефектом — вырубание непроваренных участков шва, зачищение поверхностей и последующее заваривание.

Нарушение формы

Дефекты сварные включают в себя большую группу нарушений внешней формы соединений сварным способом, включенных в группу под номером 5 и имеющих обозначение 501. К ним относятся отклонения от принятого значения наружной формы шва и его геометрических параметров. Несоответствие формы и размеров принятым параметрам приводит к снижению прочности. Внешний вид соединений становится хуже, что тоже является немаловажным обстоятельством.

Наружные дефекты сварных швов имеют многочисленные причины:

• нестабильность сетевого напряжения;
• скольжение проволоки;
• неравномерность скорости прохождения сварочного процесса как следствие зазоров в узле перемещения при использовании сварочного автомата;
• неправильно выбранный угол, под которым наклоняют электрод;
• затекание жидкого металла в имеющиеся промежутки;
• неодинаковое расположение зазоров на протяженности стыка.

Указанный список можно дополнить многими другими причинами. Косвенно наружные дефекты сварных швов указывают на вероятное наличие внутренних.

Подрезы

Объяснение, что такое подрез в сварке, заключается в следующем определении: это изъян, представляющий собой углубление, находящееся около шва. Уменьшение толщины шва приводит к снижению надежности соединения. Внешне подрез смотрится как усадочная канавка. Они могут располагаться на отдельном участке или по всему протяжению шва.

Начинающие сварщики должны хорошо понимать, что называют подрезом в сварке, поскольку этот изъян происходит часто по их вине при неправильно выбранном значении тока. Другие основные причины появления этого изъяна:

• материал деталей имеет плохую смачиваемость;
• при стыковке — отклонение от оси электрода;
• расположение соединения, вызывающее неудобную позу сварщика;
• недостаточное качество подготовки кромок перед свариванием;
• завышенная скорость проведения работ;
• наклон электрода под неправильным углом.

Ошибочно выбранный угол электрода при сварке часто вызывает такой дефект. Иногда бывает, что угол выбран правильно, но при напряженном положении сварщика у него может устать рука и в положении угла произойдет изменение. При неправильном угле происходит неправильное распределение тепла. Большая его часть достается краям, что ведет к появлению усадочных канавок. Чтобы этого не произошло, более значительная часть тепла должна быть направлена на компоненты соединения, имеющих большую толщину, чем края.

Скорость сварки должна быть умеренной. При повышенном значении часть металла вдавливается в сварочную ванну и, быстро остывая, оставляет углубления. Слишком медленная скорость принесет свои недостатки, поэтому следует выбирать среднее значение.

К способам предотвращения появления подрезов при сварке относятся:

1. Улучшить смачиваемость материалов можно предварительным нагревом. Это будет способствовать хорошему растеканию расплавленного металла по канавке и снижает появление очагов напряжения.
2. Если соединяются детали разной толщины, то большее количество тепла должно доставаться более толстой.
3. Выбор оптимального значения скорости в зависимости от марки свариваемых металлов.
4. Если сварка производится в защитном газе, то большую роль играет его правильный выбор. Так, например, углеродистую сталь целесообразно сваривать в смеси их углекислого и инертного газов.
5. Выбор диаметра электрода в зависимости от ширины шва. Когда диаметр электрода намного меньше, то придется совершать поперечные движения, имеющие большую амплитуду. Образование подрезов при этом становится неизбежным. Если уменьшение шва невозможно, то сваривать его следует за несколько проходов.
6. Чтобы избежать перегрева, ток выбирают в соответствии с толщиной материалов.
7. Сварку следует осуществлять короткой дугой.
8. Выбранная скорость не должна изменяться.
9. Угловые швы выполнять методом «лодочкой».
10. Применение инверторов уменьшает появления подрезов.

Образованию трещин способствует повышенное содержание углерода в расплавленном металле, а также кремния, никеля и особенно вредных примесей серы, фосфора и водорода.

Причинами образования трещин чаще всего является несоблюдение технологии и режимов сварки. Это может проявляться, например, в неправильном расположении швов в сварной конструкции, что приводит к высокой концентрации напряжений. Большие напряжения в сварных конструкциях могут возникнуть также при несоблюдении заданного порядка наложения сварных швов.

Подрез сварного шва устраняют путем очищения от загрязнений и шлаков, а затем завариванием тонким швом. После контроля устранения соединение может быть направлено на доработку. Исправлять участок допустимо ограниченное количество раз. Если размеры подрезов не превышают пределы, указанные в нормативных документах, то изделие может быть введено в эксплуатацию.

Превышение выпуклости

Бывает в стоковых и угловых швах. У стокового шва обозначение 502, а у углового — 503.

Дефект представляет собой чересчур большое количество наплавки. На ответственных конструкциях дефект недопустим. Причинами появления служат: низкая скорость, неправильно выбранный режим, недостаточная предварительная подготовка, неудобное расположение шва. Превышающую нормы выпуклость удаляют методом шлифования.

Превышение проплава

К внешнему признаку при визуальном контроле относится чересчур большая выпуклость на корне шва.

Наиболее вероятная причина — плохая подготовка кромок к сварке, а также наличие разного химического состава свариваемых материалов.

Наплыв

Несмотря на вроде бы знакомое слово, необходимо разъяснение, что такое наплыв в сварке.

По сути, наплыв — это избыток металла после того, как произошло натекание на основной материал. При этом сплавления наплыва с основным металлом не осуществляется. Наплыв хорошо виден при внешнем осмотре. Бывает местным и протяженным. Оставлять этот дефект можно только для конструкций, не имеющих особой важности. Излишек металла устраняют методом шлифовки.

Линейное смещение

Другое название — депланация. Обозначение 507. Заключается в наличие смещения в плоскостях параллельных, но находящихся на разных уровнях.

Применение на конструкциях ответственного значения линейное смещение недопустимо.

Угловое смещение

Дефект является отклонением от нужного угла межу двумя свариваемыми элементами.

Натек

Название этого сварочного дефекта достаточно красноречиво и в особых объяснениях не нуждается. Существует градация в зависимости от пространственного положения: горизонтальном, вертикальном, нижнем, потолочном. А также натек, находящий в углу шва и в соединении нахлестом.

Наиболее часто ему подвержены горизонтальные швы на вертикальной поверхности.

Прожог

Когда в сварочной ванне содержится чересчур большое количество раскаленного металла, он начинает вытекать из нее. При попадании на шов в нем образуются отверстия — то, что называют прожогом. Внешне он выглядит как полость или сквозное отверстие.

В местах, где имеется прожог сварного шва, окислившийся металл приобретает рыхлость, а плотность его понижается, что не идет на пользу сварному соединению. Такой дефект характерен для тонких стенок и первого слоя в многопроходных соединениях.

Причинами возникновения прожога являются:

• неоднородность металла;
• большая скорость процесса;
• большие зазоры;
• нарушение техпроцесса;
• низкая квалификация исполнителя.

Выявить прожег можно визуальным осмотром. Исправление прожогов происходит путем их вырубки, зачистки и заваривания.

Отсутствие симметрии углового шва

Такой вариант признается дефектом, если разница между катетами имеет значительную величину. Характерен для сварки металлов, обладающих разной теплопроводностью. Неудобное положение при сварке также может спровоцировать появление асимметрии. Допускается для неответственных конструкций. Чтобы выровнять катеты на меньшем из них делают подварку.

Неравномерность шва

Заметна при внешнем контроле. Может возникнуть при колебании напряжения, длинной дуге, изменении направления электрода. Чтобы ликвидировать этот дефект более узкие места подваривают, а широкие шлифуют.

К остальным дефектам этой группы относятся: неровная поверхность шва, вогнутость корня, наличие пор в корне, неровность в месте, где сварка была прекращена, а потом продолжилась.

Прочие дефекты

Группа под номером 6, в которой находятся все дефекты, не нашедшие себе место в предшествующих группах. Их общее обозначение — 600.

Случайная дуга

Является местным повреждением поверхности металла, которая прилегает к сварному шву. Случайной названа потому, что вызывается непреднамеренным и непредусмотренном горении дуги.

На ответственных конструкциях является недопустимой, поскольку в дальнейшем при эксплуатации изделия может возникнуть коррозия. Для устранения место ожога зачищают методом шлифования.

Брызги металла

Во время сварки на поверхность материала попадают брызги расплавленного металла и застывают там. Они портят внешний вид соединения. Особенно это важно, когда сваривают такие изделия, как металлическую мебель. Появление брызг возможно при высоком значении тока, длинной дуги. В качестве предупреждения появления этого дефекта производят нанесение на поверхность материала защитного покрытия. Исправляется с помощью шлифовального инструмента. Частным случаем являются брызги вольфрама.

Поверхностные задиры

Появляются при удалении приспособлений, временно закрепленных на металле.

Задир может стать причиной возникновения трещины, особенно, если материал обладает низкой пластичностью. На неответственных конструкциях допустимы. Исправляется зачисткой с помощью шлифовки.

Утонение металла

Дефектом является изменение толщины металла в сторону уменьшения.

Является недопустимым, поскольку при его наличие происходит уменьшение прочности. Изъян хорошо виден, но для уточнения размеров делают измерения. Для ликвидации выполняют наплавку и производят зачистку.

Критичность дефектов

Помимо того, что надо знать дефекты сварных соединений и причины их возникновения, необходимо быть в курсе того, какое влияние они оказывают в дальнейшем на всю конструкцию при ее эксплуатации. Полная классификация дефектов сварных соединений содержит сведения об их критичности. Под этим словом понимается, допустимо ли применение конструкции с обнаруженным дефектом для эксплуатации, необходимо ли предварительное исправление или эксплуатация невозможна в принципе.

Многое зависит от условий, в которых будет использоваться конструкция. Так, например, один и тот же дефект не окажет особого влияния, если изделие будет находиться в помещение, и приведет к разрушению при эксплуатации на улице во время неблагоприятных погодных условиях. Поэтому вопрос, заданный в форме «допускаются ли подрезы сварных швов», будет некорректным. Необходимо точно указать, где планируется использовать конструкцию с таким дефектом.

Допустимые дефекты сварных соединений, как правило, предполагают их исправление. Разработаны многочисленные способы их устранения. Недопустимые дефекты сварных соединений исправлению не подлежат. Часто в требованиях упоминается «ответственность». Это означает, что конкретный дефект не может применяться только в ответственных конструкциях, в других его использование возможно.

По значимости виды дефектов сварных разделяются на:

• критические;
• значительные;
• малозначительные.

Это разделение, в частности, оказывает влияние на выбор метода контроля. Для малозначительных дефектов применять дорогое оборудование нецелесообразно. Зато затраты на критические будет экономически оправданы. Имеет значение и квалификация контролера. Начинающим следует поручить исследование незначительных изъянов.

Дефекты при сварке будут влиять на работоспособность всей конструкции. Поэтому при решении вопроса о годности сварного шва необходимо учесть все факторы, влияющие на допустимость его применения. Во внимание принимаются напряжения, которые возникнут в конструкции, физические характеристики материалов, условия эксплуатации, функции изделия. Основные дефекты сварных швов, признанные допустимыми, подлежат измерению, чтобы правильно выбрать оборудование и режимы на нем.

Интересное видео

Дефекты сварочных швов и причины их образования | Строительный справочник | материалы — конструкции

Все отклонения от технологических параметров, вызванные небрежностью в работе, нарушением режимов и внешними причинами, часто не зависящими от сварщика, могут привести к возникновению дефектов в сварочном шве и околшовной зоне, попадающей в область термического воздействия. К дефектам приводит и нарушение технологических приемов как самого процесса сварки, так и некачественная подготовка, неисправность оборудования, отклонения от норм качества сварочных материалов, влияние погодных условий, низкая квалификация сварщика.

Возникновение дефектов часто связано с металлургическими и тепловыми явлениями, возникающими в процессе образования сварочной ванны и ее кристаллизации (горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения и т.д.; Эти дефекты снижают прочность и надежность сварного соединения, его герметичность и коррозионную стойкость. Все это может оказать значительное влияние на эксплуатационные возможности всей конструкции и даже вызвать ее разрушение.

Дефекты сварочных швов могут быть наружными и внутренними.

Наружные дефекты сварочных швов

К наружным дефектам сварных швов (рис.1) относят нарушение размеров и формы шва, подрезы и другие отклонения, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре сварного соединения.

Нарушение формы и размеров сварного шва чаще всего вызваны колебаниями напряжения в электрической сети, небрежностью в работе или низкой квалификацией сварщика, проявляющейся в неправильном выборе режимов, неточном направлении электрода и методике его перемещения. Дефекты проявляются в неодинаковой ширине сварочного шва по его длине, в неравномерности катета угловых швов, чрезмерной выпуклости и резких переходах от основного металла к наплавленному. Отклонения от размеров и формы сварного соединения, проявляющиеся в угловых швах, связаны с неправильной подготовкой кромок, неравномерной скоростью сварки, а также с несвоевременным контрольным обмером шва. При автоматической и полуавтоматической сварке эти дефекты чаще всего связаны с колебаниями напряжения, проскальзыванием проволоки в подающих роликах, нарушениями режимов сварки.

Непровар — местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между основным и наплавленным металлом или отдельными слоями шва при многослойной сварке. Причинами непровара являются некачественная подготовка свариваемых кромок (окалина, ржавчина, малый зазор, излишнее притупление и т.д.), большая скорость сварки, смещение электрода с оси стыка, недостаточная сила тока. В результате непровара снижается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70%. Поэтому если непровар превышает допустимую величину, участок шва подлежит удалению с последующей переваркой.

Подрез — дефект, наиболее часто встречающийся при сварке. Он выражен в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом. В результате подреза происходит местное уменьшение толщины основного металла, что приводит к снижению прочности. Особенно опасен подрез в случаях, когда он расположен перпендикулярно действующим рабочим напряжениям. Подрез возникает обычно при повышенном напряжении дуги с завышенной скоростью сварки, когда одна из кромок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтальную плоскость и его не хватает для заполнения канавки. При сварке угловых швов подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание металла на горизонтальную полку. В стыковых швах подрезы образуются при сварке на больших токах и при неправильном положении присадочного материала. К подрезу могут привести увеличенные углы разделки кромок. Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит переварке с предварительной зачисткой. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок можно считать допустимыми. В конструкциях, работающих на выносливость, подрезы недопустимы.

Наплыв — проявляется в виде натекания металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним. Наплывы резко изменяют очертания швов и тем самым снижают выносливость констукции. Причиной этого дефекта может стать пониженное напряжение дуги, наличие окалины на свариваемых кромках, медленная сварка, когда появляются излишки расплавленного присадочного металла. Чаще всего наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При сварке кольцевых поворотных стыков наплывы могут возникать при неправильном расположении электрода относительно оси шва. Наплывы большой протяженности недопустимы.

Прожог — сквозное проплавление обычно возникает из-за большого тока при малой скорости сварки. Проявляется он в виде сквозного отверстия в сварочном шве, которое возникает в результате утечки сварочной ванны. При многослойной сварке прожог возникает в процессе выполнения первого прохода шва. Причинами прожога могут стать — завышенный зазор между свариваемыми кромками, недостаточная толщина подкладки или неплотное ее прилегание к основному металлу, что создает предпосылку для утечки сварочной ванны. Прожог может образоваться при внезапной остановке подачи защитного газа. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода относительно зенита. Дефект обнаруживается визуально и переваривается после предварительной зачистки. Ожоги вызываются попаданием жидкого металла на участки, которые находятся вне сварного шва.

Незаваренный кратер — дефект сварного шва, который образуется в виде углублений в местах резкого отрыва дуги в конце сварки. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины. Кратеры обычно появляются в результате неправильных действий сварщика. При автоматической сварке кратер может появляться в местах выводных планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры часто являются причиной начала развития трещин и поэтому недопустимы. Их зачищают и заваривают.

Поверхностное окисление — окалина или пленка оксидов на поверхности сварного соединения. Поверхностное окисление зависит от плохой защиты сварочной ванны, качества подготовки свариваемых кромок, неправильной регулировки подачи защитного газа, его составом, большим вылетом электрода.

Свищ — воронкообразное углубление в сварочном шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.

Рис. 1 Наружные дефекты сварных швов, выявляемые внешним осмотром: А — подрез; Б — наплыв; В — прожог; Г — незаваренный кратер; Д —свищ.	Рис. 2. Трещины в сварном шве и околошовной зоне: А — продольная горячая трещина; Б — холодная трещина в околошовной зоне.

Внутренние дефекты сварочных швов

Трещины бывают холодные и горячие (рис. 2). Трещины могут быть как наружными, так и внутренними. Это самые опасные дефекты сварного соединения, часто приводящие к его разрушению. Проявляются они в виде разрыва в сварном шве или в прилегающих к нему зонах. Сначала трещины образуются с очень малым раскрытием, но под действием напряжений их распространение может быть соизмеримо со скоростью звука, в результате чего происходит разрушение конструкции. Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие при сварке. Чаще всего трещины проявляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате быстрого охлаждения сварочной ванны. Вероятность появления трещин увеличивается при жестком закреплении свариваемых деталей.

Горячие трещины — появляются в процессе кристаллизации металла при температурах 1100 —1300°С вследствие резкого снижения пластических свойств и развития растягивающих деформаций. Появляются горячие трещины на границах зерен кристаллической решетки.  Появлению горячих трещин способствует повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода, никеля, серы и фосфора. Горячие трещины могут возникать как в массиве шва, так и в зоне термического влияния. Распространяться горячие трещины могут как вдоль, так и поперек шва. Они могут быть внутренними или выходить на поверхность.

Холодные трещины — возникают при температурах ниже 120°С, то есть сразу после остывания сварочного шва. Кроме того, холодные трещины могут возникнуть и через длительный промежуток времени. Причиной появления холодных трещин являются сварочные напряжения, возникающие во время фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла. Причиной появления холодных трещин может стать растворенный атомарный водород, не успевший выделиться во время сварки. Причинами попадания водорода могут служить непросушенные швы или сварочные материалы, нарушения защиты сварочной ванны.

Поры — представляют собой полости внутри шва, заполненные не успевшим выделиться газом (в первую очередь водородом). Они могут быть округлой или вытянутой формы, а их размеры зависят от размеров пузырьков образовавшихся газов. Поры могут быть одиночными или развиваться целой цепочкой вдоль сварочного шва. Основными причинами появления пор являются: присутствие вредных примесей в основном или присадочном металлах, ржавчина или другие загрязнения, не удаленные со свариваемых кромок перед сваркой. Повышенное содержание углерода также способствует появлению пор. Поры могут появляться при нарушениях защиты сварочной ванны, повышенной скорости сварки. Основной причиной появления пор при сварке плавящимся электродом является отсыревшее покрытие. Одиночные поры не опасны, но их цепочка влияет на прочность сварного соединения.  Участок сварочного шва, в котором присутствуют поры, подлежит переварке предварительной механической зачисткой.

Шлаковые включения — это дефекты сварного шва, выраженные в наличии полостей, заполненных не успевшим всплыть шлаком. Образование шлаковых включений происходит при некачественной подготовке свариваемых кромок и присадочного материала, завышенной скорости сварки или плохой защите ванны. При сварке в защитных газах шлаковые включения встречаются редко. Шлаковые включения могут иметь размер до нескольких десятков миллиметров и поэтому являются очень опасными. Участок шва, на котором шлаковые включения превышают допустимые нормы, подлежит вырубке переварке.

Вольфрамовые включения — возникают при нарушении защиты сварочной ванны при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. Кроме этого вольфрамовые включения возникают при коротких замыканиях или завышенной плотности тока. Особенно часто встречаются вольфрамовые включения при сварке алюминия и его сплавов, в которых вольфрам нерастворим.

Оксидные включения — образуются в результате образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаще всего они возникают вследствие значительных поверхностных загрязнений или при нарушениях защиты сварочной ванны. Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко снижают прочность сварного соединения могут привести к его разрушению под приложенной в процессе эксплуатации нагрузкой.

Непровар сварного шва — в чем заключается основная опасность

В местах, куда при проведении сварки расплавленный металл не затекает внутрь соединения, образуются непровары. Такой дефект значительно снижает прочность сварного шва, делая его ненадежным. Непровары становятся местами концентрации внутренних напряжений, что еще больше снижает стойкость соединения к нагрузкам, особенно ударным.

Что такое непровар

В справочниках непроваром называются дефекты в местах, где основной и наплавленный металл не сплавились или сечение шва заполнено не полностью. Изъяны этого вида образуются на кромках, между слоями при сварке широких стыков в несколько проходов, в корне шва. На изломах и вырезанных для контроля участках непровар выглядит как темная полоска между основным и наплавленным металлом. Визуально изъян можно обнаружить по наружным трещинам и порам, которые образуются на внешней поверхности сварного шва. Внутренние трещины и другие нарушения выявляют методом просвечивания сварного соединения рентгеном, гамма-лучами, ультразвуком.

Виды непровара сварного шва

Причины возникновения

Причиной, по которой образуются непровары, может стать:

• завышенная скорость ведения электрода или горелки вдоль шва;
• посторонние включения;
• некачественная подготовка кромок;
• завышенный диаметр электрода;
• малое значение сварочного тока;
• пустоты в виде пор;
• недостаточный прогрев корня шва из-за малого угла фасок на кромках, большого притупления, отсутствия зазора между свариваемыми заготовками.

Посторонние включения из не успевшего всплыть шлака могут быть размером до нескольких сантиметров. Частицы вольфрама попадают в шов при недостаточной защите во время сварки неплавящимся электродом. Прослойки из оксидных пленок с высокой температурой плавления образуются, если кромки были плохо очищены от грязи и ржавчины.

Поры образуются из газа (преимущественно водорода) выделяющегося при сварке, который не успел выйти при остывании шва. Полости сферической или цилиндрической формы достигают размера до нескольких миллиметров. Отдельно расположенные поры не опасны, но при образовании цепочек или групп ослабляют сварное соединение. Газовые пузырьки образуются при недостаточной защите сварной ванны, завышенной скорости наложения шва. Количество пор возрастает, если сварку выполнять плавящимся электродом с отсыревшей обмазкой.

Трещины, сопровождающие непровары, образуются на шве и прилегающих к нему участках внутри или снаружи. Дефекты могут располагаться в продольном и поперечном направлении. Трещины опасны тем, что имея микроскопические начальные размеры, под действием остаточного напряжения с высокой скоростью увеличиваются до больших размеров. Риск образования трещин возрастает при сварке жестко закрепленных заготовок, металлов с высоким содержанием серы, фосфора, углерода. Выполнение монтажа на морозе и наложение близко расположенных швов также чревато появлением трещин.

Группы непровара по ГОСТ

В ГОСТ 30242-97 дефекты сварных швов связанные с непроваром представлены в 6 группах:

№ группы	Название дефектов
1	Трещины
2	Поры и полости
3	Твердые включения
4	Не сплавления и непровары
5	Нарушения формы шва
6	Дефекты, не вошедшие в предыдущие группы

Каждый дефект обозначается трехзначным числом, начинающимся с номера группы. Например, 101 — продольная трещина, а 402 непровар. Для указания места расположения изъяна добавляется четвертая цифра. Так кодом 4011 обозначено несплавление между швом и основным металлом по боковой стороне. В справочниках Международного института сварки (МИС) дефекты обозначены буквами латинского алфавита. Непровары и несплавления маркируются литерой D.

Несплавление сварочного шва: 4011 — по боковой стороне; 4012 — между валиками; 4013 — в корне шва

Способы предотвращения непроваров

Основная опасность таких дефектов как непровары заключается в снижении прочности шва до 70%. Поэтому проще и дешевле предотвратить их образование, чем переделывать работу заново.

Разделка кромок

Профилактику по предотвращению дефектов начинают на стадии, когда проводится подготовка стыков к сварке. На заготовках кромки разделывают под углом, достаточным для свободного доступа электрода к корню шва, не забывая оставлять притупление. Поверхности возле стыка очищают от грязи, ржавчины, окалины и обезжиривают. Заготовки без жесткого крепления укладывают в одной плоскости без перекосов и смещения по высоте. Между кромками оставляют зазор, необходимый для компенсации температурных деформаций, сопровождаемых появлением трещин.

Подача тепла

Непровары часто появляются из-за недостатка тепла при низком напряжении, поэтому мощности дуги не хватает для полного расплавления металла. Частой причиной образования такого дефекта сварки в начале и на конце сварного соединения становится уменьшение глубины провара из-за неустановившегося теплового процесса. Скорость ведения сварки выбирают такой, чтобы успевал плавиться металл кромок, иначе при быстром перемещении электрода теплоты будет хватать только на образование шва. Если при многослойной сварке не удалять шлак после каждого прохода, появление непроваров обеспечено, так как он будет препятствовать плавлению предыдущего шва.

Соблюдение режимов сварки

У неопытных сварщиков шов с непроварами получается при установке низкого значения тока, несоответствующего толщине и металлу заготовок. При неправильном выборе полярности, если сварка выполняется постоянным током, оксидные пленки электромагнитным полем прижимаются к кромкам, препятствуя их расплавлению. Также следует учитывать, что магнитное поле может отклонять дугу в сторону. Чтобы избежать появления непроваров на концах шва и при замене электрода у многофункциональных инверторов настраивают функцию кратковременного повышения напряжения. Она срабатывает в начале и в момент отрыва электрода. Высока вероятность образования изъянов при работе на старом аппарате без стабилизации параметров дуги. Ее ток будет изменяться при колебаниях сетевого напряжения. Поэтому для работы выбирают время, когда они минимальны.

Положение электрода при сварке

При сварке дугу ведут строго по оси стыка, чтобы обе кромки прогревались одинаково, так как при отклонении в сторону одна из них не сплавится со швом. Электрод перемещают углом вперед, с наклоном 5 — 20⁰. Сварка угловых швов выполняется «в лодочку», электрод держат на равном расстоянии от поверхности заготовок. Если детали соединяют несимметричной «лодочкой», электрод выставляют под углом 30⁰ к плоскости одной из них. Сварку проводят на повышенном токе с прямой или обратной полярностью. При сварке обратной полярностью, выполняемой короткой дугой, могут образоваться подрезы. Завышенный диаметр электрода способствует попаданию частичек шлака в промежуток между кромками.

Тугоплавкие оксиды

Легированная сталь и сплавы содержат компоненты, которые при нагреве образуют тугоплавкие оксиды. При нарушении технологии сварочных работ они и шлак остаются внутри шва, создавая непровары. Поскольку для образования оксидов необходим кислород, нужно защищать сварочную ванну от контакта с атмосферой. Если сварку выполняют инвертором MIG/MAG, используется инертный газ или флюс, создающий при нагреве защитную среду. При сварке плавящимся электродом важно правильно подобрать марку с покрытием, соответствующему виду металла.

Как исправить дефект непровара

Когда к сварному соединению не предъявляются высокие требования по прочности, изделие может быть принято в эксплуатацию, если мелкий дефект расположен вдоль направления действия нагрузки. Также учитывается форма и глубина изъяна. Если к непровару сварного шва есть доступ для сварки, его зачищают и переваривают. При монтаже ответственных конструкций забракованный участок вырубают или вырезают, после подготовки сваривают повторно.

Нормативными документами допускается образование непроваров, если они не превышают установленные пределы. Поэтому начинающим сварщикам не стоит бояться дефектов, главное своевременно устранять их. Зная причины образования непроваров, можно быстро научиться выявлять места их появления.

Строение сварных соединений | Сварка и сварщик

В процессе дуговой сварки происходит расплавление основного и присадочного материала, образуется жидкая сварочная ванна, при затвердевании которой формируется сварное соединение. Рассмотрим более детально особенности процесса плавления и кристаллизации при сварке. В отличие от большой металлургии, размеры сварочной ванны небольшие, время нахождения металла в жидком состоянии мало, одновременно происходят процессы нагрева и кристаллизации металла, в результате неравномерности нагрева и охлаждения возникают значительные внутренние напряжения. Сварочную ванну условно можно разделить на две части (см. рисунок ниже): головная (АВ и САД), в которой происходит нагрев и плавление основного металла и хвостовая (ВК и СКД), в которой идут процессы охлаждения, кристаллизации и формирования сварного шва. Фронтом кристаллизации служат стенки сварочной ванны, форма которой происходит по нормали к поверхности фронта.

Скорость роста кристаллов на разных участках ванны — разная. В точках В, С и Д Vкр = 0, а в точке К Vкр = Vсв. Во всех других точках хвостовой части ванны она будет меняться от 0 до Vcв. При этом растущие столбчатые или дендритные кристаллы будут изгибаться в сторону движения дуги. Вследствие избирательности процесса кристаллизации перед фронтом будет накапливаться примесь и центральные части шва будут обогащены примесью. В зависимости от формы сварочной ванны (глубокая и узкая) кристаллы будут расти навстречу друг другу, образовывая транскристаллитную структуру, которая крайне не желательна, поскольку может вызвать образование трещин в середине шва. Для измельчения крупно дендритной литой структуры сварных швов применяют:

— модифицирование — введение в сварочную ванну готовых центров кристаллизации, в виде порошков тугоплавких металлов;

— применение в процессе сварки механических колебаний ванны, или электромагнитного перемешивания жидкого металла;

— применение, по возможности многопроходных швов. термическая или термомеханическая обработка сварного шва.

Кроме расплавления металла сварочный источник воздействует также на основной металл. Количество вносимого тепла определяется погонной энергией источника: отношение мощности к скорости сварки (q/v) Процесс распространения тепла описывается температурными полями. Температурным полем называют совокупность значений температуры в данный момент во всех точках пространства (тела). Температурное поле удобно характеризовать изотермами. Изотермические поверхности являются геометрическими местами точек тела, имеющими одинаковую температуру. Геометрические места точек пересечения изотермической поверхности с какой-либо поверхностью является изотермой. В частном случае нагрева металлического листа каким-либо неподвижным сосредоточенным сварочным источником тепла (дугой, газовым пламенем, электронным лучом) изотермы на наружной поверхности будут представляться окружностями. При этом каждая точка основного металла, находящаяся на некотором расстоянии от оси шва, будет вначале нагреваться, а затем охлаждаться. Кривая, описывающая изменения температуры точки во времени называется термическим циклом. Основными характеристиками термического цикла есть: максимальная температура, время нагрева, время охлаждения Особенно важными параметрами является максимальная температура, так как она определяет возможность протекания структурных превращений в металле и время охлаждения, которое связано со скоростью охлаждения — одним из основных факторов вероятности получения закалочных структур.

Металл однопроходного шва имеет структуру литой стали. При многослойном сваривании последний шов имеет крупнозернистую структуру литой стали, а предыдущие швы, вследствие термического действия — структуру с мелкими зернами феррита и перлита. После процесса кристаллизации и перитектического преобразова-ния шов имеет структуру аустенита, зерна которого образовываются на границах первичных столбчатых кристаллов. При снижении температуры структурных изменений не будет до температуры Аr3. Потом начнутся преобразования в твердой фазе — вторичная кристаллизация. Будет выделяться феррит, а аустенит будет обогащаться углеродом и при температуре 727°С произойдет эвтектоидное преобразование As → Фр + Цк. Высокие скорости охлаждения металла сварного шва влияют на характер преобразований, которые рассматривались для равновесных условий. Необходимо следующие особенности вторичных преобразований:

1. Феррит, что выделяется при переходе через температуру, что характеризуется линией GS не успевает весь выделиться и потому аустенит в момент эвтектоидного преобразования будет иметь меньше углерода чем 0,8%.

2. В результате эвтектоидного преобразования образовывается большее количество перлита с меньшим содержимым углерода, чем при равновесных превращениях (за счет смещения точки S вниз и влево).

3. Образовывается перлит, который имеет более тонкое строение. Скорость охлаждения металла шва изменяется в очень широких границах. В начальный момент она составляет 200 — 300 град/с, а затем быстро снижается.

Таким образом, зоны металла, которые имели большую скорость охлаждения, будут иметь мелкозернистую перлитную структуру, причем количество перлита будет больше чем при равновесных условиях. По химическом составу металл шва обычно отличается от основного металла, так как имеет литую структуру, которая имеет худшие механические свойства, чем основный металл, и для обеспечения условия равнопрочности металл шва легируют специальными элементами, которые повышают его механические свойства. Кроме этого, как правило, металл шва всегда имеет меньшее содержание углерода, чем основный металл, благодаря особым условиям, которые имеют место при сварке.

Зона основного металла, в которой за счет нагрева и охлаждения происходят изменения структуры и свойств, называется зоной термического влияния (ЗТВ). Ширина зоны заканчивается температурой около 100°С. и, при сварке может изменяться в зависимости от режима и способа сварки от десятых долей миллиметра до 40 — 50 мм.

При сварке низкоуглеродных сталей (0,1 — 0,25% С) ЗТВ в основном состоит из таких участков:

1. Участок неполного расплавления — это зона металла, который нагревался до температур, которые лежат между линиями солидус и ликвидус. При дуговых методах сварки участок небольшой и крайне трудно различим.

2. Участок перегрева — включает металл, который нагревался от 1100 – 1200°С до температуры солидус, характеризуется крупным зерном и низкими механическими свойствами. Часто в перлите наблюдаются пластинки феррита, которые выделились под углом 120° (такая структура носит название видмандштеттова). Участок сплавления и участок перегрева вместе называются еще околошовной зоной (ОШЗ). В ОШЗ структура и свойства резко отличаются от основного металла: снижается пластичность и ударная вязкость, образовываются горячие и холодные трещины.

3. Участок нормализации — включает металл, который был нагрет выше температуры (Ас3) до – 1100 — 1200°С. Процессы перекристаллизации дают мелкие зерна аустенита, которые не успевают вырасти и при превращении дают мелкие зерна феррита и перлита. Эта структура и участок имеет очень хорошие механические свойства.

4. Участок неполной перекристаллизации — зона металла, который был нагрет между температурами 727°С (Aс1) и Ас3. На этом участке могут быть крупные зерна феррита, который не прошел перекристаллизацию, а также мелкие зерна перлита, которые образовались с аустенита, поэтому этот участок имеет относительно невысокие механические свойства.

5. Участок рекристаллизации — металл нагрет выше температуры рекристаллизации (для железа Трек = 0,4 Тпл = 450°С) и до 727°С. Если металл не имел холодной пластической деформации перед сваркой, то этого участка не существует, а если такая деформация имела место, то получим крупные зерна, феррита и перлита, причем размер зерен будет определятся степенью пластической деформации.

6. Участок синеломкости — металл нагрет от 100°С до 500°С. Этот участок не имеет видимого изменения структуры, тем не менее характеризуется снижением пластических свойств, которое вызвано выделением с твердого раствора феррита субмикроскопических частичек различных примесей, которые располагаются по границам зерен.

В ЗТВ проходят также диффузные процессы. В зависимости от температуры и времени выдержки можно наблюдать диффузию углерода и иных элементов с ОШЗ и наоборот. Примером такого процесса есть проникновение меди в основный металл при наплавке меди на сталь, снижение содержания углерода в ОШЗ при наплавке швами, которые содержат элементы, с которыми углерод образовывает нерастворимые соединения (карбиды).

Причины возникновения дефектов в сварных швах при дуговой сварке и способы их предупреждения

Причины возникновения	Способы предупреждения
Поры
1. Наличие влаги, ржавчины, органических загрязнений на кромках свариваемого металла или сварочных материалах (электродах, проволоке, флюсах). 2. Неудовлетворительная защита расплавленного металла капель и ванны от воздуха. 3. Недостаточный уровень раскисления металла ванны	1. Тщательная зачистка свариваемого металла от загрязнений. 2. Просушка и прокалка сварочных материалов (электродов, флюсов, порошковых проволок) перед использованием. 3. Осушка защитного газа. 4. Повышение расхода защитного газа. 5. Увеличение толщины слоя флюса при сварке. 6. Использование сварочных материалов, обеспечивающих оптимальное содержание раскислителей в металле шва
Горячие (кристаллизационные) трещины
1. Повышенное содержание в шве серы или других вредных примесей, образующих легкоплавкие прослойки эвтектического состава по границам первичных кристаллитов. 2. Повышенная жесткость сварных соединений и узлов. 3. Неблагоприятное (меньше единицы) значение коэффициента формы проплавления (узкое и глубокое проплавление)	1. Использование сварочных материалов обеспечивающих пониженное содержание вредных примесей в металле шва. 2. Легирование шва элементами, которые связывают вредные примеси в соединения, не образующие протяженных выделений эвтектического типа. 3. Предварительный подогрев изделий пере сваркой. 4. Использование рациональных режимов техники сварки, обеспечивающих снижены термических напряжений в сварном соединений и улучшение коэффициента формы шва
Холодные трещины
1, Повышенное содержание в металле шва и околошовной зоне углерода и легирующих элементов, способствующих образованию закалочных структур. 2. Повышенное содержание в металле шва и околошовной зоне водорода 3, Значительный перегрев металла околошовной зоны выше точки Ас3. 4. Повышенная жесткость сварных соединений. 5. Неправильно выбранный сварочный термический цикл.	1. Предварительный и сопутствующий подогревы изделия. 2. Использование сварочных материалов режимов сварки, обеспечивающих пониженное содержание водорода в шве и околошовной зоне. 3. Использование сварочных материалов, позволяющих получить металл шва с незакаливающейся структурой (например, аустенитной). 4. Регулирование термического цикла сварки за счет выбора способа, режимов сварки и по рядка выполнения швов
Непровар
1. Неправильно выбранный режим сварки или отклонение его параметров от оптимальных значений. 2. Неточное направление электрода по стыку.	1. Корректировка параметров режима сварки для увеличения глубины плавления основного металла. 2. Строгое соблюдение положения электрода относительно оси шва.
Подрезы
1. Излишне высокие напряжение дуги и скорость сварки. 2. Неточное ведение электрода по оси сварного соединения. 3. Неправильно выбран наклон электрода или свариваемого изделия к горизонтальной плоскости. 4. Плохая растекаемость жидкого металла при формировании шва.	1. Корректировка параметров режима сварки (напряжения дуги, скорости сварки, положения электрода относительно горизонтальной плоскости). 2. Использование сварочных материалов, обеспечивающих оптимальную растекаемость жидкого металла при формировании шва
Прожоги
1. Избьггочная сила сварочного тока. 2. Увеличенный зазор между свариваемыми кромками. 3. Неблагоприятное изменение наклона электрода или свариваемого изделия к горизонтальной плоскости (сварка «на подъем»). 4. Неплотное прилегание подкладки с обратной стороны свариваемого шва.	1. Снижение силы сварочного тока. 2. Уменьшение ширины зазоров. 3. Использование наклона электрода «углом вперед» или ведение сварки «на спуск». 4. Обеспечение плотного прилегания съемных или остающихся подкладок.
Незаплавленный кратер
1. Внезапное отключение сварочного тока в конце шва.	1. При автоматической и механизированной сварке использование специального режима заварки кратера, предусматривающего снижение силы сварочного тока и скорости сварки. 2. При ручной сварке использование специальной техники заварки кратера.
Наплывы
1. Неправильный выбор параметров режима сварки. 2. Наличие окалины или других загрязнений на свариваемых кромках	1. Снижение силы сварочного тока, повышение напряжения дуги, повышение скорости сварки. 2. Использование сварочных материалов, обеспечивающих хорошую растекаемость металла при формировании шва. 3. Тщательная зачистка поверхности свариваемых кромок от окалины и других загрязнений.
Шлаковые включения
1. Наполнение сварочным шлаком несплошностей, образующихся при непроварах или подрезах. 2. Неудовлетворительная зачистка поверхности предыдущего слоя перед выполнением очередного прохода многослойного шва.	1. Тщательная зачистка механическим способом участков шва с неотделившимся шлаком перед наложением последующих валиков.
Неравномерность ширины шва
1. Резкие колебания напряжения дуги или скорости сварки.	1. Тщательное соблюдение отработанных параметров режима сварки.