2.5 Дефекти зварних швів та методи їх контролю

Дефектами зварних швів називають різні відхилення від встановлених норм і технічних вимог, що висуваються до зварних з'єднань. Дефекти зменшують міцність зварних з'єднань і можуть призвести до руйнування всієї конструкції.

До дефектів форми шва відносять: нерівномірні ширину і висоту шва, хвилястість шва, неоднакові розміри катетів кутових швів. Причиною їх утворення є коливання напруги, нерівномірність швидкості зварювання, недостатня кваліфікація зварника.

Дефекти зварних швів приведені на рисунку 2.13.

Рисунок 2.13 – Дефекти зварних швів

а - нерівномірний переріз шва, кратери, б - пропали; в - різкий перехід від металу шва до основного; г - неповномірність шва; д - напливи; е - підрізи основного металу; ж - тріщини; з - непровари; и - шлакові включення.

Напливи утворюються в результаті натікання рідкого металу на кромки холодного основного металу. Це відбувається внаслідок надмірного струму, неправильного нахилу електрода.

Підрізи являють собою продовгуваті заглибини  (канавки), які утворились в основному металі по кореню шва внаслідок надмірного струму і напруги на дузі.

Незаплавлені кратери утворюються при різкому обриванні дуги. Вони зменшують переріз шва і можуть бути місцем утворення тріщин. Пропалюванням називають проплавлення основного металу і утворення наскрізних отворів. Вони утворюються внаслідок великого зазору, надмірного струму при високих швидкостях зварювання.

Газові пори утворюються внаслідок перенасичення рідкого металу газами, які не встигли вийти на поверхню в процесі швидкого затвердіння шва. Причиною пор є: 

- іржа, масло і фарба на кромках основного металу і на поверхні електродів;

- використання вологих електродів;

- надмірна швидкість зварювання, що призводить до порушення   газового захисту ванни рідкого металу;

- неправильно вибрана марка електродів.

 Шлакові включення утворюються внаслідок незадовільної зачистки кромок металу і електродів від окалини, іржі та інших забруднень.

Непровари - це несплавлення основного металу з наплавленим, їх основна причина - недостатня сила струму і  відхилення електрода від осі шва.

Тріщини є найбільш небезпечним дефектом зварних  швів. Вони можуть виникати як у самому шві, так і в навколошовній зоні. Однією з багатьох причин утворення тріщин є підвищений вміст вуглецю, який сприяє утворенню структур загартування. На утворення тріщин впливає також підвищений вміст у наплавленому металі шкідливих елементів - сірки та фосфору.

Якість зварювання визначає надійність і довговічність зварних конструкцій. Сучасна зварювальна техніка має у своєму розпорядженні різноманітні методи контролю якості зварювання.

Зовнішній огляд і обміри зварних швів. Цьому способу контролю піддають заготовки деталей і готові зварні шви. Мета зовнішнього огляду заготовок - виявити вмיּятини, задирки та інші дефекти а також бруд, масло, іржу, окалину на поверхні кромок.

Мета зовнішнього огляду готових зварних з'єднань - виявити зовнішні дефекти (непровари кореня стикового шва, напливи, підрізи, незаварені кратери, зовнішні тріщини тощо).

Зовнішньому огляду піддають усі шви, незалежно від того, який спосіб контролю буде застосовано в подальшому.

Контроль непроникності швів. Цей спосіб полягає у контролі за проникненням газів (повітря, суміші повітря з аміаком і іншими індикаторами) та рідин (води, гасу) через щонайменші дефекти несуцільності. Він широко застосовується для перевірки герметичності посудин і трубопроводів.

Гідравлічні випробування. Ними контролюється не тільки щільність зварних з'єднань, але і відносна міцність всієї зварної конструкції. При гідравлічних випробуваннях посудина наповнюється водою, потім в ній гідравлічним пресом створюється тиск, що дорівнює робочому. Якщо дефектів не виявлено, то тиск підвищується до  Р = (1,25 ... 1,50)·Рроб.

Пневматичні випробування виконують з метою контролю щільності зварних з'єднань в посудинах, які працюють під тиском.

Рентгенівське просвічування основане на властивості рентгенівських променів проникати через непрозорі тіла, ослаблювати свою інтенсивність залежно від пустот, включень і  тріщин. При наявності дефектів у швах, рентгенівські промені ослаблюються неоднаково і на проявленій фотоплівці з'являються місця з різною інтенсивністю затемнення, за якими і роблять висновок про характер і розміри дефектів.

Рентгенівське просвічування дозволяє виявити такі внутрішні дефекти як тріщини, непровари, шлакові включення, газові пори.

Магнітографічний метод контролю. Суть цього методу полягає у намагнічуванні зварних швів і фіксації магнітного потоку на феромагнітну стрічку.

Ультразвуковий контроль зварних швів полягає у здатності ультразвукових хвиль проникати в метал на велику глибину і відбиватися від неметалевих включень, пустот, тріщин тощо.

Металографічні випробування зварних швів дозволяють на зразках, вирізаних із шва, виявити структуру металу і її відповідність заданій. 

Механічні випробування виконують на зразках, вирізаних із зварного з'єднання або зварених окремо. Це випробування на міцність, твердість, згин, ударну в'язкість та інші