24artstroy.ru

Строительный журнал
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типичные сварочные дефекты и виды брака

Типичные сварочные дефекты и виды брака

Сварочное соединение металлов позволяет получать конструкции высокой прочности со структурно объединенной зоной неразъемного контакта. Процесс, связанный с локальным плавлением, имеет свои особенности, поэтому [сварка] выполняется по технологии, не допускающей отклонений от режима. Любое нарушение по длительности, температуре, чистоте металла приводит к возникновению дефектов.

Причины возникновения, описания и методы устранения сварочных дефектов описаны в специальной литературе и регламентированы в ГОСТ 30242-97. Классификация брака предусматривает разделение на три группы — наружные (поверхностные), внутренние (структурные) и сквозные, проходящие через всю толщину шва или части соединяемых фрагментов.

По мере углубления все виды брака при сварке разделяют на основные группы по внешним признакам и характерным особенностям:

полости, пузыри и поры в металле;

наличие твердых посторонних включений в металл;

несплавление металла в области контакта;

кратеры, неровности, рубцы и прочие неклассифицированные отступления от стандартов.

Любая неоднородность в шве и прилегающих к нему участках металла вызывает перераспределение сил, при котором прочность соединения и стойкость шва значительно снижаются. В ответственных конструкциях и нагруженных деталях это приводит к полной утрате свойств.

Применение сварки в трубопроводных системах. Фланцы приварные.

Сварка — процесс получения неразъёмных соединений металлических деталей в узлы и конструкции.

Сварка является простым и надёжным способом неразъёмного присоединения отдельных участков трубопровода. Однако зачастую необходимо обеспечить простую разъёмность соединения трубопровода с другим участком трубопровода или с аппаратурой.

Приварной фланец

Для этой цели применяется соединительный стальной приварной фланец, присоединяемый одним концом к трубе, а другим — к соответствующему противоположному фланцу посредством специального крепежа. Присоединение стандартных стальных фланцев к трубе производится при помощи сварки.

Сварные стыки приварных фланцев

Сварное соединение трубы к приварному фланцу обеспечивается обычно в узкой зоне плавления присоединяемых деталей. Надёжность эксплуатации трубопроводов и соединений при помощи приварных фланцев определяется прочностью сварного шва, способного выдерживать заданный режим внутреннего давления в течение длительного промежутка времени.

Стандартные приварные фланцы

Приварные фланцы ГОСТ

Как известно, существует множество отечественных и зарубежных стандартов на стальные фланцы — ГОСТ 12820-80, например, описывает типоразмеры фланцев стальных плоских приварных (плоские фланцы), фланцы ГОСТ 12821-80 — фланцев стальных приварных встык (воротниковые фланцы), ГОСТ 12822-80 содержит описание свободных фланцев на приварном кольце.

Фланцы приварные плоские ГОСТ 12820-80 насаживаются на трубу и привариваются к ней по своей внутренней поверхности. Фланцы приварные встык, как видно из названия, совмещаются своим приварным торцом с торцом трубы и привариваются к нему. Свободные фланцы ГОСТ 12822-80 не являются приварными: в незакреплённом болтами или шпильками состоянии они могут свободно перемещаться по трубе и не имеют уплотнительных поверхностей. В случае свободных фланцев к трубе привариваются встык приварные кольца, имеющие уплотнительные поверхности. Также не являются приварными фланцы с резьбой.

Приварные фланцы ASME / ANSI, API, DIN, EN

Приварные встык фланцы зарубежных стандартов (фланцы ASME, ANSI, API, фланцы DIN, EN) именуются ASME / ANSI / API Weld Neck Flanges или Welding Neck Flanges, фланцы приварные плоские имеют зарубежный аналог Slip On. Свободные фланцы на приварном кольце именуются Lap Joint Flanges или Lapped Flanges. Кроме того, фланец с впадиной под сварку (см. заглавное фото: Socket Weld Flange), не получивший распространения в отечественных стандартах, также является приварным.

По понятным причинам глухие фланцы — фланцевые заглушки (Blind Flanges) не являются приварными.

Описание видов дефектов сварных швов

Приводится согласно принятым обозначениям Международного института сварки и требований ИСО 6520-82.

Трещины

Наружные и внутренние трещины могут возникать повсюду: в металле сварного шва, на смежных участках или в любом другом элементе, подверженном воздействию высокой температуры сварки. Трещины имеют усталостный характер и способствуют разрушению сварной конструкции в процессе её эксплуатации.

Данные дефекты подразделяют на четыре группы:

  • Горячие трещины. Возникают в процессе выполнения сварки или вскоре после формирования шва;
  • Холодные трещины, которые могут появиться спустя несколько часов или дней после сварки;
  • Трещины, имеющие форму кратеров. Они характерны для конечных точек зоны сплавления, когда сварщик переходит на новый участок, и собирается использовать оставшуюся часть электрода. Опасны тем, что могут вызвать лавинообразное появление новых трещин;
  • Внутренние трещины, характеризующиеся резким изменением макроструктуры зоны затвердевшего расплава. Представляют особую опасность для конструкций, эксплуатация которых будет происходить в условиях динамических и ударных нагрузок.
Читать еще:  Дефектоскопы ультразвуковые для контроля сварных швов

Следует различать макро- и микротрещины: последние выявляются лишь при обследовании изделия под микроскопом, увеличение которого должно быть от 50 х и более. Трещины могут располагаться по оси или в перпендикулярном направлении. Холодные и кратерные трещины часто появляются в виде расходящихся лучей.

Пористость

Наличие пор указывает на пустоты, имеющиеся в металле сварного шва. Они ослабляют механическую прочность соединения. Пористость может быть единичной или групповой, когда наблюдается несколько соседствующих пустот, ориентированных по оси перемещения электрода.

Внутри сварного шва встречаются следующие разновидности пор:

  • Поверхностные, вызванные следами от газовых пузырей; такие поры имеют в плане форму, приближающуюся к окружности;
  • Рукавовидные (вытянутые), которые образованы перекрытием смежных газовых пузырей;
  • Цепочечные, которые образованы неперекрытыми газовыми пузырями;
  • Усадочные раковины, возникающие непосредственно на кромках шва в процессе затвердевания расплава.

Разновидностью пор являются свищи. Свищ представляет собой полость (или группу полостей) в форме трубы, которая была образована в процессе выделения сварочных газов из толщи металла. В отличие от лучевидных трещин имеют овалоподобное сечение.

Поры могут быть внешними и внутренними. Последние выявляются только методами инструментального контроля.

Включения

Представляют собой частицы, химический состав, свойства и структура которых отличается от соответствующих показателей основного металла. Различают такие виды включений:

  • Твёрдые, различной формы; они могут иметь один или несколько острых углов;
  • Шлаковые — групповые или одиночные;
  • Флюсовые;
  • Оксидные;
  • Металлические (чаще всего это частицы металла электрода – вольфрама или меди).

В свою очередь, включения шлака подразделяются на строчечные и линзовые; в последнем случае одна из поверхностей будет выпуклой.

Поверхностные включения легко идентифицируются в результате внешнего осмотра. Опасность таких дефектов заключается в ослаблении прочностных свойств сварного соединения.

Дефекты структуры

К ним относят непровар металлов, образующих сварной шов, и неполное их сплавление после сварки. В результате исходный и присадочный металлы не соединяются должным образом.

Несплавление характеризуется наличием разрывов между участками сварного шва, которые наблюдаются по боковым или торцевым зонам, в последнем случае корень шва ослабляется, а чувствительность соединения к знакопеременным нагрузкам возрастает. Разновидностью несплавления является перекрытие, которое наблюдается на верхней или нижней кромке сварного шва. При непроваре химический состав металла в зоне сварного шва является неоднородным, и не соответствует требуемой макроструктуре и механическим свойствам готового соединения. Глубина сварного шва недостаточна, что легко выявляется внешним осмотром.

Дефекты сечения

Являются следствием нарушения технологии сварки, либо недостаточной квалификацией сварщика, когда размеры сварного шва не соответствуют заданным.

  • Угловые отклонения в геометрии шва;
  • Подрезы — выгорание части металла на внешней или внутренней части валика;
  • Неравномерную поверхность шва;
  • Утяжины или усадочные канавки;
  • Повышенную выпуклость металла в зоне расплава;
  • Натёки металла с противоположной стороны сварочного валика;
  • Смещение частей сваренной конструкции – линейное или угловое;
  • Прожоги с образованием полостей или даже сквозных отверстий;
  • Коробление;
  • Асимметрию корня шва.

Цифровое обозначение каждого из перечисленных дефектов имеется в ГОСТ 30242-97.

Разбрызгивание

После соединения на поверхности металла часто остаются частицы грата – затвердевшего расплава, капли которого были выброшены наружу. Поскольку разбрызгивание увеличивает температуру отдельных элементов заготовки, то с ростом числа брызг растут и размеры искажений. Разбрызгивание металла не только ухудшает внешний вид сварной конструкции, но также повреждает оснастку, а иногда выводит из строя сварочные кабели.

Контроль качества сварных соединений

Сварщик несет индивидуальную ответственность за качество работы. Недопустимые дефекты – такие, при которых изделие или конструкцию нельзя эксплуатировать. Поврежденный сварочный шов может лопнуть под воздействием окружающей среды, силовой нагрузки. Контролеру необходимо выявить тип дефекта, место его расположения, размер. В зависимости от предполагаемых условий эксплуатации выбирает методы контроля.

ВИК (визуально-измерительный) – самый простой и доступный. Соединение измеряют, осматривают. Для улучшения визуализации используют лупы, реже микроскопы (смотрят зернистость застывшего металла).

Цветная дефектоскопия используется для выявления трещин, несплошностей, наплывов в области сварных швов.

Читать еще:  Способы зачистки сварных швов

Диагностические методы с использованием приборов (радиационный, ультразвуковой, магнитно-резонансный) определяет внешне невидимые дефекты образованного металлического слоя, зон фазового перехода, где возникают внутренние напряжения. Место сварки покрывают тремя типами химических средств. Сначала очистителем (ацетоном или другими растворителями) подготавливают поверхность. После этого сварной шов из пульверизатора или кисточкой покрывают индикатором-пенетрантом, подходящими к данному виду стали или цветного металла. Затем проявителем. Через несколько секунд несплошности становятся видны. Индикаторную пленку после осмотра сварного соединения снимают сухой тканью и салфеткой, следов на деталях не остается.

Пористость сопряжения

При несваривании сварочного шва возникают различные изъяны. Пористость — один из них. Причиной такого дефекта является возникновение «пор».

Стимулирует появление маленьких газовых пузырей высокая концентрация углерода, водорода и азота. Также значение имеют физические показатели сварочных шлаков. Формируются «поры» в процессе перехода от жидкой фазы к кристаллизации.

Примечательно то, что сам металл кристаллизуется значительно быстрее, чем пузыри газа, поэтому при создании шва может образоваться внутренняя пористость изделия. Если внешняя пористость не всегда ведет к необратимым разрушениям материала конструкции, то внутренняя — требует обязательной реставрации.

Необходимо внимательно подходить к процессу и учитывать все особенности используемых деталей. Это поможет добиться ожидаемых результатов в любимом деле и при организации сварочного бизнеса.

Протяженность и форма

Сварочный шов бывает плоским или выпуклым. Очень редко возникает потребность в создании шва вогнутой формы. Такие виды соединений используются, когда предвидятся динамические нагрузки. Наиболее «приспособленными» являются плоские швы, которые по праву считаются универсальными.

Протяженность сварочного шва бывает сплошной без интервалов, и реже – прерывистого типа. Последний вид имеет разновидность, которая очень часто используется на промышленных предприятиях. Речь идет о контактной шовной сварке. Она выполняется на специальном оборудовании, оснащенном вращающимися дисковыми электродами. Их еще называют роликами, а сам способ сваривания – роликовым.

Стоит отметить, что оборудование отлично подходит и для формирования сплошного шва. Он получается полностью герметичным и очень прочным. В промышленных масштабах таким методом провариваются стыки труб, емкости и другие герметичные модули.

Особенности усиления швов для различных систем

Для режима усиления сварного шва при рад сварке, необходимо уделить внимание на угловые соединения швов. В данном случае происходит увеличение длины конструкционного соединения, за счёт внедрения дополнительных лобовых швов, допускается проведение высоты усиления сварного шва за счёт приварки дополнительных параметров рёбер, накладок, а также иных конструкционных частей и элементов, в том числе имеющие характеристики катета. В данном случае, для снятия усиления сварного шва для напряжений, рекомендуется брать в качестве расчётных параметров единицы расчёта в пределах 40 мм, но не менее этого значения.

Сварочное соединение состоит из следующих элементов:

  1. Непосредственно сварной шов – зона стыка деталей.
  2. Зона сплавления.
  3. Зона термического влияния сварочного аппарата – это участок металла, где заметны термические изменения в результате воздействия сварки.
  4. Основной металл – остальная площадь металлических деталей, которые соединили с помощью сварки.

При выполнении сварки в несколько слоев, выделяют также корневой шов – это самый первый сварочный слой, расположенный глубже других. При его выполнении воздействие должно быть максимальным и по возможности – непрерывным.

Сварные швы классифицируют по нескольким основным признакам – в зависимости от вида стыка, сечения, пространственного расположения, и т. д. Каждый шов применяется в зависимости от общей идеи конструкции, целесообразности, и других условий.

По виду соединения

  • Стыковые швы

Стыковочные или стыковые швы – самые простые и распространенные. Они образуются, когда две детали соединяют их торцевыми поверхностями. Благодаря методу стыковки расход металла получается меньший, чем при использовании других способов соединения деталей.

Шов в данном случае может быть:

  • Односторонний со скосом кромки – рекомендуется при сварке деталей толщиной 8-25 мм. Самый популярный вид скоса – V-образный, но иногда используется и U-образное соединение.
  • Односторонний без скоса кромки – применяется при сваривании листов металла толщиной до 4 мм.
  • Двусторонний со скосом кромки – толщина от 12 мм. В этом случае чаще всего применяется X-образное скашивание кромок, которое требуется меньшего расхода металла в сравнении с V-образным.
  • Двусторонний без скоса кромок – при сваривании деталей толщиной до 8 мм.
Читать еще:  Как варить красивый шов электросваркой?

  • Тавровые швы

Они образуются, когда два листа металла, или другие металлические детали соединяют в виде буквы «Т». Одна часть будущей конструкции прислоняется торцом к боковой поверхности другой части. Тавровые соединения также могут быть без скоса кромок, с односторонним или двусторонним скосом.

  • Нахлесточные швы

Используются, когда две детали необходимо расположить в параллельных плоскостях, чуть внахлест по отношению друг к другу. Такие швы рекомендуется использовать при сварке листов толщиной от 10 мм. Сваривают детали с обеих сторон.

  • Угловые швы

Образуются, если детали соединяют под прямым или любым другим углом. Иногда для прочности такие швы делают с обеих сторон соединения. В зависимости от толщины деталей, они могут быть со скошенными кромками, или без них.

Угловые швы также делятся по протяженности сварочных отрезков (участков воздействия сварки) на:

  • Непрерывные – сплошной сварочный шов.
  • С шахматным расположением сварочных отрезков – участки воздействия сварки на одной стороне противоположны участкам с другой стороны.
  • Цепные – участки сварки с обеих сторон стыка расположены одинаково.

По степени выпуклости

Принято считать, что сварной шов должен быть ровным и практически незаметным. Однако глубина или вогнутость шва зависит в первую очередь от типа сварного соединения и выбранного режима сварки.

По этому признаку швы делятся на следующие виды:

  • Выпуклые – рекомендованы при статическом режиме сварочного аппарата. Это так называемые усиленные швы.
  • Нормальные – с минимальной выпуклостью.
  • Вогнутые, или ослабленные – используются при угловых соединениях. Браком является наличие вогнутого шва при стыковом соединении конструкции.

По умолчанию подразумевается, что все соединения должны быть усиленными и слегка выпуклыми. Вогнутый шов должен быть обозначен на чертеже будущей конструкции.

По количеству проходов

Многопроходной сварочный шов.

По числу проходов сварочным аппаратом и слоев швы могут быть:

  • Однопроходными (или однослойными).
  • Многопроходными (многослойными).

Под термином «слой сварного шва» подразумевается количество металла, наплавленного за один проход сварочным аппаратом (сварочных валиков).

По действующему усилию

По этому критерию сварные швы подразделяются на несколько видов:

  • Фланговые – действующее усилие параллельно области шва.
  • Лобовые – усилие аппарата направлено перпендикулярно.
  • Косые – усилие идет под углом менее 90 градусов.
  • Комбинированные – совмещают в себе несколько видов.

По конфигурации и положению в пространстве

По этому признаку все швы можно разделить следующим образом:

  • Кольцевые – используются для сварки цилиндрических деталей, сваривание идет только снаружи.
  • Прямолинейные.
  • Вертикальные – шов расположен в вертикальной плоскости.
  • Горизонтальные – сварка идет в горизонтальной плоскости.

Особым видом сварочного шва является потолочный. В данном случае усилие идет в горизонтальной плоскости, но выше уровня сварочного аппарата. Поэтому потолочный шов считается самым сложным видом сварки. Очень важно при его выполнении соблюдать технику безопасности – максимально защитить себя сварочной маской и плотной одеждой.

По свариваемым материалам

Еще одна классификация – по материалам, которые соединяют друг с другом.

По этому критерию выделяют:

  • Швы на углеродистой и легированной стали.
  • На цветном металле.
  • На биметалле.
  • На пластике и полиэтилене.

Как измерить катет шва?

Для контроля выполненных работ необходимо точно произвести измерения. Это позволит определить, не были ли допущены ошибки при расчете, и оценить качество изделия.

Сварной шов с усилением.

Искомый размер стыков измеряется в соответствии с геометрическими формулами. Для этого достаточно рассчитать катет максимального равностороннего треугольника, вписанного в сечение контакта между деталями.

В зависимости от ситуации расчет выполняется по-разному. Например, если сварка была сделана нахлестом листов, толщиной до 4 мм, то катет стараются делать той же толщины. В других случаях его размер должен составлять 40% от толщины.

Катет сварного шва является важной характеристикой, определяющей важнейшие параметры полученного изделия. Долговечность, качество и надежность сварки напрямую зависит от данного критерия.

Изготовить соединение в соответствии со всеми нормами можно с помощью готовых шаблонов. Они значительно упростят сварку, исключив необходимость в дополнительных расчетах.

Во многих случаях достаточно ориентироваться на правило, согласно которому катет соединения должен равняться толщине свариваемых материалов. Однако это относится к конструкциям, не требующим высокой надежности.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector