Какие бывают дефекты сварных швов. Наружные дефекты сварных соединений. Основные дефекты сварки, их характеристика, причины возникновения и способы исправления

От Masterweb

09.04.2018 03:00

Обнаружение дефекта какой-либо продукции в наше время – явление весьма распространенное. И если приобретение некачественных галантерейных товаров может обернуться лишь тратой денег, то нарушение технологии изготовления машин и оборудования повлечет куда более серьезные и негативные последствия, вплоть до гибели людей. В данной статье дается общая классификация дефектов, описываются причины их возникновения, а также способы устранения (когда это возможно). Особое внимание уделяется нарушениям внутреннего строения металлов и некачественным сварным соединениям, как дефектам, представляющим наибольшую опасность для общества. Нередко причинами масштабных катастроф становятся дефекты сварных швов.

Основные положения

Определений и понятий дефекта существует очень много. В общем случае, дефект – это любое несоответствие конкретного изделия конструкторской документации, отраслевым стандартам и нормам, а также ГОСТу. Они могут быть скрытыми (невозможно обнаружить невооруженным глазом) и явными. Последние еще называются поверхностными дефектами.

Виды дефектов также можно классифицировать по степени влияния на способность изделия выполнять возложенные на него функции: незначительные, значительные, а также критические. Единого рецепта отнесения того или иного дефекта к конкретному классу нет. Это, можно сказать, коллективная экспертиза группы специалистов. Нужно учитывать эпюру нагрузок изделия, наличие (отсутствие) концентраторов напряжений, место возникновения дефекта.

Виды дефектов могут быть совершенно идентичными, а вот влияние на работоспособность заданного конкретного изделия может разниться, причем весьма значительно. Так, скажем, развитие отпускной хрупкости второго рода в стали, из которой изготовлена кочерга, никак не повлияет на ее эксплуатационные характеристики и срок службы. А вот если подобный дефект возникнет в материале высоконагруженного скоростного вала, то он просто разлетится на мелкие осколки, когда накопится значительная усталость от высокочастотных знакопеременных динамических нагрузок.

Профилактика и предупреждение дефектов

Чтобы минимизировать вероятность возникновения дефектов, необходимо очень внимательно и ответственно подходить к этапу подготовки производства, а также соблюдать все требования технологической и конструкторской документации:

перед тем как приступить к свариванию поверхностей, нужно убедиться в том, что последние имеют правильную геометрию;
сам процесс должен проходить с соблюдением всех норм режимов обработки; отсутствие должной квалификации у исполнителя является причиной брака в большинстве случаев; решением может стать применение специальных сварочных автоматов и роботов, которые позволяют получать качественный и равномерный шов по всех длине;
каждый сварной шов после окончания работ в обязательном порядке должен проверяться специалистами отдела ОТК на предмет наличия скрытых и явных дефектов; данная мера позволяет вовремя выявлять и предпринимать меры по устранению брака.

Незначительные дефекты

Данный вид дефекта не может повлиять на эксплуатационные характеристики изделия и стать причиной выхода узла или механизма из строя. Также его наличие нисколько не влияет на обеспечение безопасной эксплуатации машины. К таким видам дефектов можно отнести какие-либо внешние нарушения: пятна, неправильная форма, наличие пустот на поверхности кованой заготовки, которые впоследствии снимутся при обработке резанием и т. д.

Значительные дефекты

К значительным относятся дефекты, наличие которых оказывает существенное влияние на эксплуатацию изделия и срок его полезного действия, но которые не относятся к критическим. Иными словами, при наличии такого вида дефекта, характеристики изделия несколько ухудшаются, но оно все еще может использоваться непосредственно по назначению. Примером такого несоответствия конструкторской документации может служить наличие незначительных пор на поверхности стальных изделий.

Критические виды дефектов

Дефект, возникновение которого делает невозможным использование конкретного изделия по назначению (из соображений безопасности и ввиду отсутствия физической возможности), называется критическим. Примеры таких дефектов не нужно долго выдумывать. Классическим критическим дефектом является пережег стали (дефект металла, при котором границы зерен в результате значительного превышения допустимой температуры термической обработки окисляются, и материал становится хрупким). Производство комплектующих и изделий из такой стали категорически запрещено. Данный вид дефектов относится к категории неисправимого брака. Существует единственный выход – переплавка стали и получение после отжига равновесной структуры металла с исходными механическими и физическими свойствами.

К критическим относятся также дефекты сварных швов нагруженных элементов. Сварочное дело – это вообще очень серьезное и ответственное занятие, строго регламентируемое множеством законов и подзаконных актов. Контроль качества выполнения сварных соединений осуществляется высококвалифицированными специалистами с применением сложного и очень дорогостоящего узкоспециализированного оборудования по обнаружению скрытых дефектов. Вид дефекта, а также его значимость должны определяться с ювелирной точностью.

Методы обнаружения дефектов

Наличие дефектов свидетельствует о серьезных нарушениях технологического процесса. И чем раньше они обнаружены, тем быстрее будут приняты меры к их устранению. Это напрямую влияет на экономические показатели работы промышленного предприятия, а в некоторых случаях может предотвратить катастрофу и гибель людей.

Основные способы выявления дефектов следующие: визуальные (увеличение до 30 крат, возможно применение лупы), проверка механических свойств (ударная вязкость, сопротивление растяжению, хладноломкость, красноломкость и другие), контроль с использованием микроанализа (с применением оптического и электронного металлографических микроскопов), контроль с использованием рентгеновского излучения, контроль ультразвуком, проведение испытаний на коррозионную стойкость (как правило, используется специальное оборудование – ванны соляного тумана).

Внутренние дефекты в зоне сварного шва

Дефекты сварных швов в большинстве случаев являются скрытыми, и их можно увидеть лишь при помощи специальной аппаратуры. Поэтому такой вид брака особенно опасен. Процесс сваривания изделий является очень сложным. В некоторых случаях зона сваривания предварительно подогревается до определенной температуры, чтобы обеспечить максимальное качество сварного шва.

В сварном шве могут возникать следующие виды внутренних дефектов: поры, окислы металлов и неметаллические включения, непровар шва, растрескивание, перегрев, пережог.

Поры – это полости, в которых под большим давлением скапливаются газы (водород, углекислый газ и другие). Такие дефекты могут спровоцировать хрупкий излом в зоне сварного шва. Причина возникновения дефектов такого типа – некачественные и отсыревшие сварочные электроды, наличие на свариваемой поверхности окислов металла.

Если возникает такой дефект, как внутренний непровар, то всю вину можно возлагать на сварщика. Скорее всего, работы проводил малоопытный рабочий, который только недавно получил профессию. Непровар представляет собой отсутствие сварного шва на определенном (как правило, небольшом) участке. Помимо низкой квалификации персонала, данный дефект может возникнуть при маленьком зазоре между свариваемыми поверхностями, ускоренной рабочей подаче, наличие в зоне плавки электрода окислов и других посторонних неметаллических включений. В случае электродуговой сварки вызвать непровар могут неправильно подобранные режимы (прежде всего – сила тока).

Трещины могут возникать как в продольном, так и в поперечном сечении. Данный дефект является особенно опасным, так как распространение трещин не ограничивается лишь зоной наплавки, но зачастую затрагивает и свариваемые изделия.

Перегрев возникает вследствие протекания вторичной рекристаллизации металла (ускоренного роста зерен за счет поглощения соседних зерен). Такая структура приводит к тому, что зона сварного шва охрупчивается. Внешне такой дефект не дает о себе знать. Чтобы получить возможность сравнить балл металла с эталонной шкалой, нужно вырезать контрольный образец, отшлифовать, отполировать, а затем протравить гладкую поверхность специальным реактивом (4-6 % раствор азотной кислоты на спирту) с целью выявить границы зерен. И только после этого комплекса мероприятий в объективе металлографического микроскопа будет просматриваться структура стали. Если разрушение конструкции недопустимо, то можно отполировать и протравить участок сварного шва, а затем прикрепить к конструкции специальный мобильный микроскоп.

Устранение дефектов внутренних

Классификация дефектов может производиться также по принципу возможности устранения негативных последствий дефекта и восстановления работоспособности механизма. Сварные дефекты, в большинстве своем, являются неисправимыми. И это накладывает на исполнителей работ и инженеров, разрабатывающих технологический процесс, большую ответственность.

Но некоторые виды несоответствий технологическому процессу все же можно при желании устранить. В частности, исправление дефектов возможно осуществить при возникновении так называемого перегрева. Для этого вся конструкция помещается в печь, выдерживается в ней некоторое время при заданной температуре (выше линии ПСК на диаграмме железо-углерод), а затем остывает вместе с печью. Понятно, что далеко не все конструкции могут поместиться в небольшое печное пространство. Таким образом, восстановление нормальных размеров зерна не всегда возможно ввиду отсутствия необходимой материально-технической базы.

Внешние дефекты в зоне сварных швов и способы их устранения

Такие дефекты обнаруживаются при визуальном осмотре сварного шва. К основным видам дефектов такого рода можно отнести отклонение от заданных геометрических размеров, возникновение так называемых наплывов и подрезов, непровары и прожоги.

Нарушение геометрических размеров сварного шва возникает, как правило, по вине неопытного сварщика. Помимо чисто внешней стороны, наличие такого дефекта негативно сказывается и на механических свойствах всех сварной конструкции. Устранить подобный дефект практически невозможно. Да и работы будут стоить очень дорого. Поэтому не рекомендуется поручать сварку ответственных изделий новичкам в профессии.

Наплывы – также являются «болезнью» многих неопытных сварщиков. Возникают в результате чрезмерного оплавления металла электродов при замедленной рабочей подаче. Подобные дефекты относятся к категории незначительных и оказывают влияние лишь на внешний вид сварного шва. Устраняется механической обработкой резанием шва (фрезерование, шлифование, строгание, долбление и т. д.).

В отличие от наплывов, так называемые подрезы характеризуются недостаточным оплавлением материала. Дефект заключается в образовании незаполненных участков на стыке свариваемых изделий. Подрез, в зависимости от конкретных технических условий, можно отнести как к исправимому, так и к неисправимому дефекту. Так, если подобный брак был допущен при сваривании очень ответственных поверхностей (реакторы атомных станций, корпус подводной лодки и т. д.), то он не подлежит исправлению. Любое вмешательство в данном случае с целью исправить сварной шов – грубейшее нарушение, которое может повлечь очень серьезные последствия. А вот если будущая конструкция не является составной частью очень ответственного узла или механизма, то допускается исправление подреза повторным сварным швом.

Внешний непровар, как и внутренний, характеризуется отсутствием сплавления между материалом электрода и свариваемыми поверхностями. Устранение подобного дефекта является экономически нецелесообразным, так как требует удаления материала расплавленного электрода из зазора между свариваемыми поверхностями.

Трещины на поверхности сварного шва относятся к категории дефектов поверхности. Могут образовываться вдоль сварного шва по линии контакта свариваемых изделий, так и в поперечном сечении. Чаще всего такие дефекты возникают как результат неравномерного прогрева участков свариваемых изделий в зоне оплавления металла. Поэтому при проведении работ с ответственными изделиями осуществляется предварительный термический нагрев изделий в зоне сварного оплавления.

Прожог возникает в результате значительного локального перегрева металла и образования сквозного отверстия, через которое вытекает жидкий расплав. Устранить подобный дефект можно лишь латкой, приваренной непосредственно над таким отверстием. Но, по понятным причинам, такое решение подойдет далеко не для каждого случая.

Основные методы профилактики появления дефектов

После проведения операций по исправлению дефектов необходимо еще более тщательно проводить контроль качества сварного шва. Ведь зачастую попытки устранить брак лишь усугубляют ситуацию. Если дефекты будут выявлены повторно, то рекомендуется больше не отправлять такие изделия на доработку, а списывать их как производственный брак. Дело в том, что многократный нагрев и охлаждение металлов могут привести к нежелательным структурным изменениям в стали, а также возникновению множества дефектов кристаллического строения металла.

Ни технологии, ни хорошая заработная плата инженерного и рабочего персонала не может полностью гарантировать отсутствие брака. Хороший и опытный сварщик способен даже на старом и далеко не самом лучшем оборудовании выдавать поразительный результат. Поэтому главным направлением в деле профилактики брака сварочных работ является постоянное повышение квалификации и мотивации рабочего персонала. Необходимо всеми возможными способами повышать культуру производства, увеличивать коллективную ответственность бригады рабочих, устанавливать хорошие отношения в коллективе.

Улица Киевян, 16 0016 Армения, Ереван +374 11 233 255

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

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

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

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

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

Электродуговой метод

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

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

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

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

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

Газосварка

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

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

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

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

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

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

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

Точечный контактный метод

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

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

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

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

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

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

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

Исправление и предотвращение

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

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

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

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

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

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

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

Разделка трещин

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

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

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

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

Просверленные ранее ограничивающие отверстия-ловушки удалять совсем необязательно.

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

Непровар корня шва

Рис. 149. Непровар корня (18)

Непроваром называется местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой слоев шва при многослойной сварке.

Причины непровара:

слишком маленькая величина зазора;
слишком маленький наконечник горелки;
слишком мягкое пламя;
отсутствует грушеобразное отверстие при сварке (сварочное ушко);
неправильное ведение прутка;
слишком большая скорость сварки;
плохая зачистка кромок пред сваркой от окалины, ржавчины, грязи

Непровары, особенно по кромкам и между слоями являются наиболее опасными, так как влияют на прочность сварного шва. Обнаруженные участки с непроваром вырубают до основного металла, зачищают и заваривают вновь.

Непровар кромок

Рис. 150. Непровар кромок (18)

Причины непровара:

недостаточное расплавление;
односторонне положение горелки;
опережающая сварочная ванна;
слишком большое расстояние между ядром пламени и поверхностью металла;
слишком маленький наконечник

Подрез

Рис. 151. Подрез (18)

Подрезом называют углубление, расположенное на границе металла шва и основного металла. Глубина подреза по В категории может быть мах. 0,5 мм.

Причины подреза:

неправильное ведение прутка;
неправильное положение горелки;
слишком жесткое пламя

Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения, а также вызвать местную концентрацию напряжений от рабочих нагрузок. Подрезы исправляют подваркой ниточного шва. Во избежания подрезов следует правильно выбирать режимы сварки.

Трещина

Рис. 152. Трещина (18)

Трещины являются наиболее опасными дефектами сварных швов. Трещины могут возникать в сварном шве и в околошовной зоне. Трещины по происхождению делятся на холодные и горячие, по расположению - на поперечные и продольные, по размерам - на макро- и микроскопические. Трещины в сварных швах образуются во время и после сварки. Образованию трещин способствует повышенное содержание углерода в наплавленном металле, а также серы, фосфора и водорода. Холодные трещины возникают при температурах 100-300°С в легированных сталях и при нормальных температурах в углеродистых сталях.

Причины образования трещин:

неправильный режим сварки;
неправильное расположение швов в сварной конструкции;
плохо подходящий для сварки металл

Поверхностные трещины в сварных швах вырубают полностью и заваривают вновь. Чтобы в процессе вырубки трещина не распространялась дальше по шву, необходимо перед вырубкой засверлить трещины по концам.

Наплыв

Рис. 153. Наплыв (18)

Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на кромки непрогретого основного металла. Наплывы чаще всего образуются при сварке горизонтальных швов. Они могут быть в отдельных местах и иметь значительную протяженность.

Причины наплыва:

недостаточно прогретый основной металл;
неправильный угол наклона мундштука горелки к поверхности металла;
неправильное ведение прутка

Наплывы срубают и проверяют, нет ли в этом месте непровара.

Протекания корня шва

Рис. 154. Протекания корня шва (18)

Причины дефекта:

слишком большая величина зазора;
неправильное ведение прутка;
слишком жесткое пламя;
слишком маленькая скорость сварки

Кратер

Рис. 155. Кратер в конце шва (18)

Кратер это углубление в конце шва.

резкий обрыв пламени в конце шва

Нужно медленно поднимать пламя. Кратеры уменьшают рабочее сечение шва, снижают прочность шва и могут явиться причинами образования трещин. Кратеры исправляют заваркой с предварительной вырубкой.

Прожог

Рис. 156. Прожог (18)

Прожог это проплавление основного металла с образованием сквозныз отверстий и натеками с обратной стороны свариваемого металла.

Причины прожога:

большой зазор между свариваемыми кромками;
недостаточное притупление кромок;
слишком жесткое пламя;
маленькая скорость сварки

Прожоги исправляют вырубкой дефектных мест с последующей заваркой.

Перегрев металла

Причины перегрева:

слишком жесткое пламя;
маленькая скорость сварки

Перегрев металла характеризуется увеличением размера зерен в металле шва и околошовной зоне, что снижает механические свойства сварного соединения, в особенности ударную вязкость. Поэтому перегретый металл шва обладает повышенной хрупкостью и низким сопротивлением ударным нагрузкам. перегрев исправляют последующей термической обработкой.

Пережог металла

Пережог очень опасный дефект. Он характеризуется наличием в структуре металла шва окисленных зерен, которые из-за наличия на них пленки оксидов обладают малым взаимным сцеплением. Пережженный металл хрупок и не поддается исправлению.

Причины пережога:

применение при сварке окислительного сварочного пламени;
плохая защита расплавленного металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха

Дефекты сварных швов негативно влияют на качество и долговечность изготовленной металлоконструкции, провоцируя ее деформацию и разрушение со временем.

Поэтому сварку нужно выполнять таким образом, чтобы созданные соединения получались максимально качественными и аккуратными, лишенными недостатков.

Если же справиться с этой задачей мастерски не вышло, стоит поинтересоваться, существуют ли надежные способы устранения дефектов при сварке и изучить их.

Дефекты сварных швов ‒ это изъяны на поверхности или внутри созданного путем применения сварочного оборудования шва.

Они могут иметь разную степень выраженности, форму, размер и приводят к снижению полезного срока металлоконструкции, могут влиять на ее эксплуатационные параметры, поэтому крайне нежелательны в работе.

Внешние дефекты сварных швов.

Появление сварочных изъянов можно объяснить разными причинами:

Созданные соединения могут иметь низкое качество, если мастер не обладает большим опытом выполнения сварочных операций: нарушает технологию электродуговой, аргоновой, лучевой сварки, пренебрегает подготовительным процессом, термообработкой узлов, путает схему сборки деталей, выбирает неверный режим функционирования сварочного аппарата при лазерной сварке и т. п.
Также неважные показатели швов могут являться следствием применения кустарно изготовленного или неисправного оборудования при ручной электродуговой сварке, низкокачественного металла, дешевых расходных материалов.

Все шовные дефекты называются по-разному и условно делятся на несколько групп, каждая из которых отличается определенным видом и особенностями:

наружные;
внутренние;
сквозные.

Особенности недостатка определят наиболее подходящий способ его исправления. Для предупреждения подобных проблем в дальнейшем сварщику важно провести работу над ошибками и уяснить, что в его работе повлекло столь печальные результаты.

Важно! Не каждый проблемный участок шва считается недопустимым недостатком. Исходя из перечня требований, предъявляемых к сварным соединениям и металлоконструкции в целом, существуют допустимые дефекты.

Это такие изъяны, которые не способны влиять на качество сварочного соединения. Но их количество в любом варианте должно быть минимальным, чтобы срок службы изделия был максимальным.

Видовое разнообразие дефектов

Неопытный сварщик в процессе создания сварных стыков полуавтоматом может столкнуться с разными видами дефектов сварки. Они отличаются внешними характеристиками и появляются вследствие нарушения технологии сварки: ТИГ, электродуговая ручная сварка, автомат и т.п.

Причины дефектов сварных швов.

Такие проблемы важно хорошенько изучить, что позволит не допускать порчу свариваемых деталей при ручной дуговой сварке и реализации иных технологий создания соединений металлоконструкций в дальнейшем.

наружные: трещины, подрезы, наплывы, кратеры, окалины, сварные раковины;
внутренние: пористая структура, недостаточная провариваемость, посторонние включения;
сквозные: трещины, прожоги.

Наружные недостатки имеют такое название, так как находятся на лицевой стороне соединения и видимы глазу. Для их обнаружения достаточно провести визуальный осмотр детали. Внутренние дефекты располагаются внутри сварочного соединения, поэтому сразу не заметны.

Определить наличие данной проблемы можно с помощью дефектоскопии сварных швов, включая ультразвуковую, механическую и рентген обработку. Наиболее катастрофичны сквозные изъяны, поскольку их устранение не всегда осуществляется на 100%.

Наружные дефекты

При нарушении технологии сварки и применении расходного материала неважного качества можно получить следующие дефекты сварки: наплывы, подрезы, незаваренные кратеры, поверхностные поры, прожоги, трещины и т.п.

Наплывы являются результатом стекания расплавленного металла сварной проволоки на нерасплавленный основной металл конструкции или предварительно осуществленный валик.

Такие недостатки могут иметь местный характер и проявляться отдельными зонами, а могут приобретать вытянутую форму и занимать приличную площадь на металлоизделии.

Основная причина появления наплывов заключаются в следующем:

сварщик неверно выставил силу тока при длинной дуге и ошибся с подбором скорости работы оборудования;
был выбран чрезмерно большой наклон плоскости, на которую накладывался сварной шов;
электрод неправильно вели, или он изменил свое первоначальное положении при выполнении кольцевых швов под флюсом;
сварщик имел недостаточный опыт или работал в неудобном пространственном положении: вертикальном или горизонтальном.

Подрезы являются углублениями на поверхности основного металла, идущими по краям сварного шва. Глубина подреза может колебаться в пределах 0,1-1 мм.

Причинами, по которым образуются такие дефекты сварных соединений, являются:

ток чрезмерно высокой силы;
напряжение дуги свыше нормы;
неудобная поза сварщика в пространственном плане;
небрежно выполненная сварка.

Наличие такой погрешностей опасно, поскольку подрезы способны уменьшить рабочую толщину металла в местах соединения металлических деталей, спровоцировать появление местной концентрации напряжений от рабочих нагрузок и стать причиной деформации сварных швов со временем.

Наименования дефектов сварного шва.

Также отметим, что подрезы стыковых и угловых швов, располагающиеся поперек действующих на них сил, могут вызвать резкое снижение вибрационной прочности соединений.

Кратер ‒ вмятина, появляющаяся в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Очень часто такая проблема возникает при создании коротких швов.

Размер кратера определяется величиной сварного тока:

при ручном методе сварки его диаметр составляет 3-20 мм;
при автоматической сварке кратер приобретает форму удлиненной канавки.

Важно! Если такой недостаток не заварить, прочность сварочного соединения и сечение шва снизится, а это повлечет за собой появление очагов образования трещин.

Прожоги представляют собой проплавление основного или наплавленного металла, на котором иногда образуются сквозные отверстия.

Причиной возникновения данных дефектов являются:

недостаточное притупление кромок, большой зазор между ними;
завышенный сварочный ток или мощность горелки на фоне невысоких скоростей сварки;
недостаточного поджатия флюсовой подушки, медной подкладки при автоматической сварке;
при чрезмерно длительной сварке, недостаточном усилии сжатия, при наличии загрязнений на поверхностях сварных деталей, проволоки при точечной и шовной контактной сварке.

Особенно часто можно наблюдать прожоги при сварке тонкого металла, при организации первого прохода многослойного сварного шва. Такие дефекты можно устранить, но даже после этого соединение не приобретает удовлетворительные характеристики и эстетический вид.

Поэтому стоит изначально прилагать все усилия, чтобы не допустить появления подобных дефектов на поверхности сварного шва.

На заметку! Отдельно стоит отметить такой дефект, как трещина сварного соединения. Ответим, что называют трещиной: нарушение плоскости металла, спровоцированное охлаждением, воздействием нагрузок. Она может относиться и к наружным, и к внутренним дефектам сварки.

Обнаружить наружные дефекты на сварных швах можно с помощью визуально-измерительного контроля, капиллярной дефектоскопии, а также иными способами неразрушающего контроля: рентген, ультразвук.

Внутренние дефекты

Разновидности сварных соединений.

К внутренним дефектам сварки причисляют:

Холодные трещины.
Появляются исключительно после остывания и затвердевания сварного соединения вследствие его несоответствия действующим нагрузкам.
Горячие трещины.
Проявляются в момент нахождения металла сварного соединения в состоянии между температурой плавления и отвердевания ввиду применения низкокачественной присадки, неверной технологии заварки кратера, из-за резкой остановки сварочного процесса, вследствие прожогов при сварке. Такие дефекты могут иметь несколько типов расположения: вдоль и поперек соединения металлических деталей.
Поры.
Могут возникнуть при любой технологии сварки из-за наличия загрязнений на поверхности соединяемых деталей, неважной защиты сварной ванны потоком газа, маслом, краской, сварки несовместимых сплавов, ржавчины и окисления металла. Поры различаются по размерам и, зачастую, имеют хаотичное распределение по сварному шву: располагаются как внутри соединения, так и на его поверхности.

Устранение выявленных дефектов сварочных швов, незаметных глазу, необходимо осуществлять после определения основных причин, спровоцировавших появление дефекта, вне зависимости от того факта, осуществлялась технология лазерной сварки или применялся иной вид выполнения сварочных операций.

Это позволит подобрать наиболее эффективный метод борьбы с проблемой и не допустить таких ошибок в будущем.

Сквозные

Сквозные дефекты представляют собой отверстия в металлической детали, которое образуется вследствие неправильной сварки. Мастер выбирает неверный режим работы сварочного аппарата и прожигает металл насквозь.

Также такие проблемы возникают при резкой остановке сварки, выполнении операций на сквозняках, работе с тонким металлом.

Дефекты контактной сварки сквозного типа – это:

подрез при выполнении сварки;
трещина;
прожог.

Как обнаружить сварные дефекты?

Обнаружить дефект сварного соединения можно следующими способами:

визуальный осмотр осуществляется при помощи увеличительного прибора и позволяет обнаружить даже крохотные дефекты точечной сварки;
дефектоскопия сварных швов – метод диагностирования качества сварного шва, основанный на склонности специального материала менять свой цвет в момент, когда он соприкасается с текучим материалом, к примеру, с керосином;
магнитный метод – выполнение измерений искажения магнитных волн;
УЗК – проверка ультразвуком предполагает использование специальных ультразвуковых дефектоскопов, способных измерить степень отражения звуковых волн;
радиационный метод осуществляется путем просвечивания сварного шва рентгеном, получением снимка, описывающего все детали проблемного участка.

Наплывы на внутренней и внешней стороне сварного шва.

Цветная дефектоскопия и ультразвуковой контроль сварных соединений считаются наиболее эффективными методами выявления дефектных сварных соединений, но осуществить их в бытовых условиях практически невозможно.

Устранение недостатков сварных швов

Практически все дефекты сварных соединений, за исключением наиболее незначительных по размеру, требуют устранения.

Если этого не сделать, эксплуатационные параметры швов и самой металлоконструкции значительным образом ухудшатся: наличие дефектов сварки может привести к деформации металла, его скорого разрушения при механическом давлении.

Разновидности недостатков сварных швов определят методы борьбы с ними.

Виды дефектов сварных соединений.

Поэтому охарактеризуем самые распространенные дефекты сварки и способы их устранения:

Отклонения параметров швов от норм по ширине, высоте, катету, перетяжки соединений.
Выявляются путем осуществления внешнего осмотра швов, анализ их размеров при помощи шаблонов. Устранить дефект можно путем срубания излишков металла, зачистки швов, подварки узких мест соединения.
Подрезы представляют собой углубление по линии сплавления рабочего и основного металла.
Найти проблему поможет внешний осмотр швов, а устранить ее получится, если выполнить качественную зачистку места подреза и подварку самого шва.
Пора сварного шва представляет собой полость округлой формы с газом.
Иногда несколько пор соединяются в цепочку. Способ выявления и методы устранения дефектов такого рода: визуальный осмотр, осмотр излома шва.
Свищи в форме воронкообразного углубления выявляются при внешнем осмотре, удаляются рубкой, строжкой с дальнейшей зачисткой и подваркой.
Непровар появляется из-за недостаточного расплавления кромок сварного соединения.
Устранить дефект можно после визуального выявления, выяснения причины образования непроваров. Не допустить использование бракованной детали позволит метод контроля при лазерной сварке, а устраняется непровар вырубкой и выстрагиванием, зачищением и подваркой.
Наплывы на сварных швах имеют вид натекания металла сварного шва на поверхность рабочего металла.
Эффективно выявляются и устраняются путем проведения внешнего осмотра, подрубки и удаления наплыва, а непроваренные участки потребуется подварить.
Шлаковые включения ‒ дефекты в виде вкрапления шлака.
Выявить такую проблему и устранить ее можно при помощи визуального анализа детали, рентгено- и гаммаконтроля, контроля ультразвуковым агрегатом, магнитографическим оборудованием. Шлак из дефектного участка потребуется удалить, зачистить, подварить.

Подведем итоги

Дефекты сварочных швов возникают при нарушении технологии сварки и ставят под угрозу стабильность сварочного шва и функциональность всей металлоконструкции.

По этой причине уважающему себя мастеру важно выучить основные дефекты швов ‒ появления пор, наплывов, прогаров и т.п ‒ и причины их образования при сварочном процессе.

Это позволит подобрать максимально эффективное решение для устранения недостатков соединений при точечной сварке, использовании лазера, электрической дуги, аргона и т.п.

К наружным дефектам относятся:
наплывы;
подрезы;
незаваренные кратеры;
поры, выходящие на поверхность сварного шва;
прожоги;
наружные трещины и др.
Наплывы образуются в результате стекания расплавленного металла электрода на нерасплавленный основной металл или ранее выполненный валик без сплавления с ним (рис. 4).

Наплывы могут быть местными, в виде отдельных зон, а также значительными по длине.

Рис. 4. Наплывы в швах: a - горизонтальном; б - нaхлесточном; в - тавровом; г – стыковом или при наплавке валиков.

Наплывы возникают из-за: чрезмерной силы тока при длинной дуге и большой скорости сварки; увеличенного наклона плоскости, на которую накладывают сварной шов; неправильного ведения электрода или неверного смещения электродной проволоки при сварке кольцевых швов под флюсом; неудобного пространственного положения (вертикальное, потолочное), а также недостаточного опыта сварщика.

Подрезы представляют собой углубления (канавки) в основном металле, идущие по краям шва (рис. 5). Глубина подреза может колебаться от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Причинами, по которым образуются эти дефекты сварных соединений являются: значительной силы ток и повышенное напряжение дуги; неудобное пространственное положение при сварке; небрежность сварщика.

Рис. 5. Подрезы: a - в стыковом шве; б - в горизонтальном шве, расположенном на вертикальной плоскости; в - в угловом шве таврового соединения.

Подрезы в шве уменьшают рабочую толщину металла, вызывают местную концентрацию напряжений от рабочих нагрузок и могут быть причиной разрушения швов в процессе эксплуатации. Подрезы в стыковых и угловых швах, расположенные поперек действующих на них сил, приводят к резкому снижению вибрационной прочности; даже достаточно крупные подрезы, проходящие вдоль действующей силы, отражаются на прочности в значительно меньшей степени, чем подрезы, расположенные поперек.

Кратер - углубление, образующееся в случае резкого обрыва дуги в конце сварки (рис. 6). Особенно часто кратеры возникают при выполнении коротких швов. Размеры кратера зависят от величины сварочного тока. При ручной сварке его диаметр колеблется от 3 до 20 мм, при автоматической он имеет удлиненную форму в виде канавки. Незаваренные кратеры снижают прочность сварного соединения, так как концентрируют напряжения. Кроме того, они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.

Рис. 6. Кратеры: a, б – вид сверху; в - в продольном разрезе сварного шва.

При наличии кратера в сварном шве снижение прочности соединения при вибрационной нагрузке для изделий из малоуглеродистой стали достигает 25 %, а для изделий из низколегированных сталей - 50 %.

Прожог - дефект в виде проплавления основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий (рис. 7). Прожоги возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, завышенного сварочного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки. Особенно часто прожоги наблюдаются в процессе сварки тонкого металла и при выполнении первого прохода многослойного шва. Кроме того, прожоги могут иметь место в результате плохого поджатия флюсовой подушки или медной подкладки (автоматическая сварка), а также при увеличении продолжительности сварки, малом усилии сжатия и наличии загрязнений на поверхностях свариваемых деталей или электродах (точечная и шовная контактные сварки). Во всех случаях отверстие, возникающее при прожогах, хотя и заваривается, однако шов в этом месте получается неудовлетворительный по внешнему виду и качеству.