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

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

Классификация по геометрии Классификация дефектов изложена в ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения», а также в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением», которые соответствуют стандарту ISO 6520BS EN ISO 6520-1: «Welding and allied processes — Classification of geometric imperfections in metallic materials — Part 1: Fusion welding»(2007).

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

Трещины

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

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

Кроме того, отдельно выделяют следующие виды трещин: размещённые в кратере сварного шва групповые и раздельные групповые разветвлённые микротрещины, обнаруживаемые физическими методами при не менее чем 50-кратном увеличении.

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

Полости и поры Возникновение этих дефектов преимущественно обуславливается газами, задержанными в расплавленном металле. По расположению они подразделяться на: равномерно распределённые по сварному шву; расположенные скоплением; расположенные цепочкой.

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

Твёрдые включения Выделяют следующие виды твёрдых включений: шлаковые включения — линейные, разобщённые, прочие; флюсовые включения — линейные, разобщённые, прочие; оксидные включения; металлические включения — вольфрамовые, медные, из другого металла.

Несплавления и непровары Выделяют следующие типы несплавлений или отсутствий соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва.: по боковой поверхности; между валиками; в корне сварного шва.

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

Нарушение формы шва К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся: подрезы — продольные углубления на наружной поверхности валика шва. усадочные канавки — подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль его границы. превышения выпуклости стыкового и углового швов. превышение проплава — избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва. неправильный профиль шва — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения. наплав — избыток наплавленного металла шва, натёкший на поверхность основного металла. линейное и угловое смещения свариваемых элементов — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне (линейное) или расположение кромок элементов под углом (угловое). натёк — металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натёки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении. прожог — вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия. не полностью заполненная разделка кромок. чрезмерная асимметрия углового шва — значительное превышение размеров одного катета над другим. неравномерная ширина шва. неровная поверхность. вогнутость корня сварного шва — неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Прочие дефекты К прочим, в соответствии с ГОСТ 30242-97, относятся все дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы. Например: местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги брызги металла поверхностные задиры — повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления утонение металла

Классификация по механизму образования

Холодные трещины

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

К основным причинам склонности к холодным трещинам относят следующее: естественная склонность структуры металла, например, мартенситной присутствие в структуре металла водорода (водородное охрупчивание) значительный (−100 до +100 °С) диапазон рабочих температур высокая жёсткость конструкции соединений ошибки в выборе технологии сварки

Горячие трещины

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

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

К снижению образования горячих трещин приводят следующие технологические приёмы: снижение объёма провоцирующих примесей (сера, фосфор и др.) в металле свариваемых заготовок. снижение в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающих связь между зёрнами. снижение жёсткости закрепления свариваемых заготовок и конструктивной жёсткости сварного узла, препятствующих деформации элементов при остывании .

См. также Неразрушающий контроль

Примечания

Библиография

Ссылки Щебеко Л. П., Яковлев А. П. Дефекты сварных соединений. Классификация. Причины образования. // Сайт Svarkainfo.ru

Категория:Неразрушающий контроль Категория:Сварка