Основные методы устранения дефектов в сварных соединениях

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.

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.

Причины образования дефектов

Изъяны при сварке возникают по объективным и субъективным причинам. Каждый вид металлопроката характеризуется свариваемостью. Этот показатель зависит от компонентного состава сплава, способа производства проката. Для плохо свариваемых деталей в технологические карты сразу закладывается большой процент брака.

Основные виды дефектов сварных соединений:

• нарушение целостности металла;
• деформация конструкций или деталей из-за возникновения внутренних напряжений;
• нарушение формы сварного шовного валика;
• несоблюдение геометрических параметров наплавочного валика;
• структурные изменения металла (размера зерна в области фазового перехода сварного соединения).

Внешние дефекты не так опасны, как внутренние, невидимые. Они выявляются неразрушающими методами контроля. Самостоятельно делать ответственные сварные швы рискованно. Лучше обратиться к профессионалам.

Основные причины нарушения целостности сварных шовных валиков и зоны термовлияния:

• некачественная обработка стыков: плохо зачищенная окалина, ржавчина, остатки оксидной пленки, жирные пятна, загрязнения;
• применение наплавочной проволоки или электродов, не соответствующих основному металлу;
• неисправность сварочного аппарата;
• неправильная установка рабочих параметров: силы тока, напряжения на регуляторах сварочника;
• неправильная укладка деталей, не учитывается коэффициент линейного расширения;
• несоблюдение интервала между электродом и деталью, не поддерживается определенная длина дуги.

Причины повреждения и образования дефектов в сварных соединениях

От качественного состояния сварных соединений, стыков и швов зависит устойчивость конструкции, неотъемлемой частью которой они и являются, а также ее безопасность и эффективность технологических процессов производственного объекта. Чтобы обеспечить высокий стандарт при выполнении сварочных работ необходимо строгое соблюдение следующих параметров:

• Соответствие материала (его структура и качественные характеристики) требованиям технических условий, утвержденных специально для него.
• Функционирование и уровень исправности основного и вспомогательного оборудования согласно техническим регламентам.
• Точное выполнение нормативных технологических процедур.
• Соблюдение требований технических регламентов и правил на всех стадиях технологического процесса.
• Профессиональная подготовка кадров.

Но для того, чтобы реально оценить качество сварки и ее влияние на эффективность эксплуатации объекта и безопасность конструкции, необходимо полное диагностическое обследование поверхности металла в месте проведения технологической операции, а также оценка на соответствие выполнения процесса нормативным регламентам.

Результаты исследования сварных швов и соединений ложатся в основу принятия решения о дальнейшей эксплуатации производственного объекта (или его части). В этом случае, возможно не только фиксация бракованного обработанного изделия, но также изменение самого технологического процесса и переход на более современные сварочные технологии.

Обследование и контроль сварных соединений, соответствующего профильного оборудования и оснастки необходимо осуществлять в постоянном режиме, причем на всех производственно-технологических этапах.

Контроль в этой области начинается сразу же после стадии заготовки необходимых материалов, которые подвергаются внешнему осмотру на предмет присутствия в них различных механических дефектов (заусенцев, трещин, последствий ударов и т.д.). На следующем этапе происходит процедура проверки выбранных деталей измерительными инструментами и разнообразными шаблонами.

При образовании шва зачастую появляются механические и структурные последствия, имеющие отклонения от нормативных регламентов. Они проявляются в виде более ухудшенного внешнего состояния обрабатываемого объекта, снижения эффективности и безопасности эксплуатируемой конструкции.

Все дефекты и повреждения сварных швов имеет свою классификацию по причинам их возникновения, формы, размерных величин, а также расположения на обследуемом объекте, степени последствий и т.д.

Самой распространенной системой классификации повреждений в местах сварки является документ, соответствующий ГОСТу 30242-97. Дефекты, согласно этому стандарту, подразделяются на:

• трещинные проявления в зоне сварочных соединений;
• свищевые повреждения, усадочные раковины, а также поры, кратерные изменения и полости;
• неметаллические включения;
• непроваренные и неплавленные участки;
• прочие повреждения;
• измененные формы шва, такие как подрезы, канавки усадочного типа, смещение сварочного места, натеки, наплывы и т.д.;
• прочие повреждения.

Но существуют и другие документы, классифицирующие повреждения и дефекты, образующиеся в местах сварки. Один из них составлен исходя из причин их появления и места пролегания на поверхности сварного соединения. В этом классификаторе все дефекты условно распределены на две части:

1. Повреждения, которые в той или иной степени имеют отношение к тепловым и металлургическим процессам. Они появляются в момент формирования, образования и кристаллизации непосредственного самого сварочного шва, а также в период его остывания. Это могут быть трещины (как холодные, так и горячие), расположенные рядом со швом, а также поры, шлаковые и другие неметаллические включения и т.д.
2. Дефекты, появившиеся в результате формирования сварного соединения. К ним относятся повреждения, причиной возникновения которых стали нарушения технологии сварочной процедуры, неисправности в работе оборудования, неквалифицированный уровень подготовительных сварочных работ, в том числе при создании сборочных конструкций, предназначенных для соединения, а также отсутствие квалификации у персонала. Как правило, подобные дефекты имеют следующий характер: непроваренные, подрезные и наплывные места в зоне сварного шва, а также нарушение расчетных размерных показателей, прожоги и т.д.

Диагностическое обследование сварных соединений, стыков и швов может осуществляться двумя способами: разрушающим и неразрушающим.

К первому методу относятся следующие виды исследовательских технологий:

• Испытания в целях получения качественных характеристик сварных швов.
• Металлографические обследования.
• Испытания механическим способом.

Подобные исследования проводятся, главным образом, на тех сварных конструкциях, которые берутся как образцы. Анализ контрольного образца проводится на предмет определения степени твердости, усталости металла, статического и ударного изгиба, а также растяжения.

Второй метод – неразрушающий – состоит из следующих обязательных диагностических процедур:

• Осмотр внешнего вида сварного соединения.
• Определение герметичности свариваемой конструкции.
• Оценка поверхностных дефектов.
• Обнаружение скрытых и внутренних повреждений в зоне сварного шва.

Наиболее доступным и распространенным диагностическим способом является обмер сварного соединения и его визуальный осмотр. Кроме этого используются следующие виды неразрушающего контроля: люминесцентный, вакуумный, магнитный, радиационный, под воздушным и гидравлическим давлением, течеискатели газоэлектрического типа, с помощью керосина и аммиака, а также с использованием краски.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl Enter.

Способы устранения дефектов сварных соединений

Вне зависимости от задействованного оборудования – инвертор, классический аппарат, трансформатор и прочее – образование дефектов не исключено. Принято различать так называемые допустимые и недопустимые дефекты сварки. В зависимости от типа и сложности изъянов определяется пригодность готового изделия к эксплуатации.

Не допущенные к использованию конструкции направляются на доработку. Каким способом будет устраняться дефект, зависит от типа изъяна:

• прожог заваривается после тщательной зачистки сварного соединения;
• подрезу устраняются путем наложения тонкого наплава по всей длине их образования;
• участок с трещиной рассверливается, тело шва вырубается, поверхность зачищается и обезжиривается. После этого углубление заваривается;
• непровары вырезаются и повторно завариваются;
• свищи и кратеры устраняются по одной схеме. Прежде всего все вырезается до основного металла. После этого стык варится по-новому;
• наплывы следует аккуратно срезать, проверив при этом есть ли непровары;
• деформированные участки выравниваются прогревом или же механическим путем;
• любой из дефектов, подразумевающий наличие посторонних включений, устраняется путем вырезания шва (участка) и наложением нового.

В случае, когда в процессе контроля обнаруживаются дефекты технологического характера соединений труб, то исправление выполняется одним из методов:

• механическим путем без сваривания;
• механическим путем в сочетании с завариванием дефектного участка;
• вырезание участка трубопровода, содержащего технологический дефект;
• шов полностью удаляется и стык проваривается по-новому.

Прочность и герметичность сетей газоснабжения восстанавливается дуговой сваркой. Применение газосварочных установок не допускается.

Трещины в сварных швах, их виды

сварке
высоколегированных сталей.

Различают несколько видов сварных трещин:

1. Горячие
трещины при сварке. К ним относятся микротрещины и макротрещины, которые
образуются в металле шва или зоне
термического влияния во время охлаждения при высоких температурах, порядка
800-900°C.

2. Холодные
трещины при сварке. Холодные трещины (можно встретить название замедленные)
вызываются водородом и появляются, как правило, после сварки, при температурах,
не превышающих 200-300°C.

3. Отпускные
трещины. Трещины такого вида образуются после окончания сварки, во время
последующей термообработки сварного соединения.

4. Ламелярные
трещины. Особенность такого типа трещин в том, что зарождаются они при высоких
температурах, но развиваются уже в холодном состоянии металла. Ламелярные трещины
могут развиться, например, из горячих микротрещин.

Классифицировать такие дефекты сварных соединений, как трещины, достаточно
сложно из-за того, что очень часто выявленные трещины не являются трещинами
какого-либо одного типа. К примеру, может возникнуть горячая микротрещина, но
развиваться она будет как холодная, при низких температурах и под воздействием
водорода. То же самое относится к отпускным трещинам и к ламелярным.

Это нужно знать!

В первую очередь, перед тем как приступить к работе, нужно определиться с режимом сварки — совокупностью факторов (сила тока, длина дуги, напряжение дуги, скорость сварки), от которых зависит, как протекает процесс. Неправильно выставленный режим приводит к появлению дефектов во время работы, которые в свою очередь сказываются на прочности изделия.

Важно помнить! При повышении силы тока длина сварочной дуги сокращается и для того, чтобы она не стала совсем короткой, необходимо повысить напряжение. При избыточном токе возможно образование прожогов – вытекания расплавленного металла из сварочной ванны.

Напряжение повышается вручную при помощи переключателя ступеней. В случае же с длинной дугой не исключено попадание в нее воздуха, что приводит к порообразованию и увеличивает риск появления подрезов – истончения металла в месте шва. Распознается слишком длинная дуга по характерному шипению.

Рассмотрим, как каждый из факторов влияет на форму, размеры и качество шва:

• Сила тока влияет на глубину провара — чем больше значение тока, тем глубже получается шов. Однако не забывайте, если глубина составляет 0,7-0,8 от всей толщины металла, то детали могут проплавиться насквозь. Ширина шва практически не зависит от данного параметра.
• Диаметр электрода — если использовать электрод с уменьшенным диаметром, то это увеличит глубину провара, но сократит ширину шва. И наоборот, с электродом большого диаметра уменьшается глубина провара, но увеличивается ширина шва.
• Напряжение дуги влияет на ширину шва — чем больше напряжение, тем шире шов.
• Скорость сварки тоже немаловажна. При повышении скорости работы шов становится уже, но уменьшается глубина провара. Происходит так потому, что расплавленный металл не успевает протечь под дугу и, соответственно, толщина его прослойки становится небольшой. В свою очередь чрезмерная скорость может стать причиной образования несплавления металла шва с основным металлом: уменьшаются как время теплового действия дуги на свариваемый металл, так и глубина провара.

Далее вы узнаете, к появлению каких дефектов ведет нехватка опыта, а также несоблюдение рекомендуемых режимов сварки.