Дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой плавлением, возникают из-за нарушения требований нормативных документов к подготовке, сборке и сварке соединяемых узлов, механической и термической обработке сварных швов и самой конструкции, к сварочным материалам.

Дефекты сварных соединений могут классифицироваться по различным признакам: форме, размеру, размещению в сварном шве, причинам образования, степени опасности и т. д. Наиболее известной является классификация дефектов, рекомендованная межгосударственным стандартом ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначения и определения». Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп:

• трещины;

• полости, поры, свищи, усадочные раковины, кратеры;

• твердые включения;

• несплавления и непровары;

• нарушения формы шва – подрезы, усадочные канавки, превышения выпуклости, превышения проплава, наплавы, смещения, натеки, прожоги и др.;

• прочие дефекты.

Каждому типу дефекта соответствует цифровое обозначение, а также возможно буквенное обозначение, рекомендованное международным институтом сварки (МИС).

По ГОСТ 30242-97 трещиной называется несплошность, вызванная местным разрывом шва или околошовной зоны, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

В зависимости от ориентации трещины делятся на

• продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва) – цифровое обозначение 101, буквенное обозначение Ea;

• поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва) – 102, Eb;

• радиальные (радиально расходящиеся из одной точки) – 103, E.

Они могут быть расположены в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

Также выделяют следующие виды трещин:

• размещенные в кратере сварного шва – 104, Ec;

• групповые раздельные – 105, E;

• групповые разветвленные – 106, E;

• микротрещины (1001), обнаруживаемые физическими методами не менее чем при 50-тикратном увеличении.

Газовая полость (по ГОСТ 30242-97) – это полость произвольной формы, не имеющая углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. Порой (газовой порой, 2011) называется газовая полость обычно сферической формы. Буквенное обозначение газовой поры, используемое МИС, – Aa. Поры могут подразделяться на

• равномерно распределенные по сварному шву – 2012;

• расположенные скоплением – 2013;

• расположенные цепочкой – 2014.

К продолговатым полостям (2015, Ab) относятся несплошности, вытянутые вдоль оси сварного шва. Свищи (2016, Ab) – продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа.

К полостям также относятся усадочные раковины (202, R) и кратеры (2024, K). Усадочная раковина (по ГОСТ 30242-97) – это полость, которая образуется вследствие усадки при затвердевании. Кратером называется незаваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва.

Твердые включения (300) – это твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения, оставшиеся в металле сварного шва. Остроугольными включениями называются включения с хотя бы одним острым углом. Виды твердых включений:

• шлаковые включения (301, Ba) – линейные (3011), разобщенные (3012), прочие (3013);

• флюсовые включения (302, G) – линейные (3021), разобщенные (3022), прочие (3023);

• оксидные включения (303, J);

• металлические включения (304, H) – вольфрамовые (3041), медные (3042), из другого металла (3043).

Несплавлением (401) называется отсутствие соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва. Типы несплавлений:

• по боковой поверхности (4011);

• между валиками (4012);

• в корне сварного шва (4013).

Непровар (402, D) или неполный провар – это несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения (заполнить зазор между деталями).

Нарушение формы сварного шва (500) – это отклонение формы наружных поверхностей шва или геометрии соединения от заданного значения. К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:

• подрезы (5011 и 5012; F);

• усадочные канавки (5013);

• превышения выпуклости стыкового (502) и углового (503) швов;

• превышение проплава (504);

• неправильный профиль шва (505);

• наплав (506);

• линейное (507) и угловое (508) смещения свариваемых элементов;

• натек (509);

• прожог (510);

• не полностью заполненная разделка кромок (511);

• чрезмерная асимметрия углового шва (512);

• неравномерная ширина шва (513);

• неровная поверхность (514);

• вогнутость корня сварного шва (515)

• и др.

Подрезы – это продольные углубления на наружной поверхности валика шва. Подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль границы называются усадочными канавками. Превышение проплава – избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва. Вогнутость корня шва – неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне называется линейным смещением, а при расположении кромок элементов под углом – угловым смещением. Чрезмерной асимметрией углового шваназывается значительное превышение размеров одного катета над другим.

Наплав – это избыток наплавленного металла шва, натекший на поверхность основного металла. Натек – это металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натеки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.

Прожог – вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия. При неправильном профиле шва угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.

Все дефекты, не включенные в группы 1–5 (ГОСТ 30242-97), относятся к прочим дефектам (600):

• местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги (601);

• брызги металла (602);

• поверхностные задиры (603) – повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления;

• утонение металла (606)

• и др.

Данную классификацию целесообразно применять при статическом учете дефектов и оценке их опасности, расшифровке результатов неразрушающего контроля, а также в ряде других случаев. В то же время она не отражает должным образом механизм образования дефектов в металлах. Поэтому при анализе металлургических и технологических причин образования дефектов используют другую классификацию. Например, трещины подразделяются на горячие и холодные. Горячие трещины подразделяются на кристаллизационные, дисперсионного твердения, подсолидусные, а холодные трещины – на мартенситные, интерметаллидные, ламелярные и т.д.

Из разрушающих методов наиболее точный, но в то же время и наиболее трудоемкий – определение прочности бетона по контрольным образцам, отобраным из конструкции, путем их статического испытания до разрушению по ДСТУ Б В.2.7-223:2009 «Строительные материалы. Бетоны. Методы определения прочности по образцам отобранным из конструкций».

Монолитный бетон из конструкций (или обломков) отбирают выпиливанием, выбуриванием, высверливанием в виде кернов или кубов в таких местах, чтобы снижение прочности конструкции, жесткости и трещиностойкости было минимальным (рис. 3.2). При невозможности отбора образцов в местах без арматуры, допускается проводить испытания образцов на сжатие, если арматура в них расположена вдоль действия нагрузки. Количество образцов, которые отбирают из конструкций, должно быть приравнено не менее трех. Допускается определять прочность бетона на участке по результатам испытаний даже одного образца (из-за большой трудоемкости).

По отобранным образцам кроме прочности бетона одновременно можно определять плотность (объемную массу) и проводить специальные исследования прочих характеристик физико-механических свойств бетона.

К методам основанным на местном разрушении бетона относятся: метод скалывания и метод отрыва со скалыванием. Оба этих метода основаны на оценке прочности бетона по косвенной характеристике – по усилию, необходимому для вырыва анкерного устройства или для скалывания угла конструкции. Для подобных испытаний наиболее часто применяют прибор ГПНВ-5, но используются и более современные приборы основанные на методе местного разрушения бетона (рис. 3.3).

Проведение комплексного испытания бетона прибором ГПНВ-5: пробуривается отверстие в конструкции в которое вставляют шток с разжимным конусом, затем устанавливают прибор ножками на поверхность бетона и с помощью гайки-штока (подвески) соединяют с муфтой разжимного конуса, после чего создают давление, возвращая ручку насоса до тех пор, пока вырвется конус (вместе с участком бетона). На шкале манометра будет зафиксировано то усилие, при котором вырван бетон. По средним значениям вырывного усилия с использованием тарировочных кривых определяют предел прочности бетона на сжатие (электронные приборы автоматически показывают эту величину).

 

 

а)	б)
в)	г)

Рис. 3.2 Метод определения прочности по контрольным образцам, отобранным из конструкции (а – выбуривание керна из конструкции; б – обрезка керна до стандартной длины; в – внешний вид испытываемого образца; г – лабораторные статические испытания до разрушения под прессом).

а)	б)
в)	г)

Рис. 3.3 Метод определения прочности бетона «отрыв со скалыванием».

Состояние бетонной поверхности (при использовании ГПНВ-5 или схожих по принципу работы приборов) не влияет на результаты испытаний.

В целом, разрушающие методы определения прочности бетона, дают более достоверную информацию о прочности бетона (погрешность до +15%), но более трудоемки, чем склерометрические методы. Также после проведения таких исследований конструкции нуждаются в заделке мест испытаний бетоном, цементно-песчаным или полимерцементным раствором.

1. Сущность методов

 

Определение прочности бетона состоит в измерении минимальных уси­лий, разрушающих специально изготовленные контрольные образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки и последующем вычислении напряжении при этих усилиях в предположении упругой работы материала.

 

2. Контрольные образцы бетона

 

2.1. Форма, размеры и число образцов

2.1.1. Форма и номинальные размеры образцов в зависимости от метода определения прочности бетона должны соответствовать указанным в табл. 1.

 

Таблица 1

 

Метод	Форма образца	Размеры образца, мм
Определение прочности на сжатие и на растяжение при	Куб	Длина ребра:            100; 150;                                    200; 300
раскалывании	Цилиндр	Диаметр d:                100; 150;                                    200; 300
		Высота h, равная 2d
Определение прочности на осевое растяжение	Призма квадратного сечения	100Х100Х400 150Х150Х600 200Х200Х800
	Цилиндр	Диаметр d:               100; 150;                                   200; 300
		Высота h, равная 2d
Определение прочности на растяжение при изгибе и при раскалывании	Призма квадратного сечения	100Х100Х400 150Х150Х600 200Х200Х800

 

 

Допускается применять:

кубы с ребром длиной 70 мм;

призмы размером 70Х70Х280 мм, цилиндры диаметром 70 мм;

цилиндры высотой, равной соответствующему диаметру, при определе­нии прочности на растяжение при раскалывании и высотой, равной четырем диаметрам при определении прочности на осевое растяжение;

восьмерки по черт. 1 и табл. 2 при определении прочности на осевое растяжение;

половинки образцов-призм, полученных после испытания на растяжение при изгибе образцов-призм, для определения прочности бетона на сжатие;

кубы, изготовленные в неразъемных формах с технологическим уклоном.

 

 

Черт. 1

 

Таблица 2

 

Обозначение	Значение при поперечном сечении образца, мм
размера	70Х70	100Х100	150Х150	200Х200
a	70	100	150	200
b	100	150	250	350
l	490	700	1050	1400
l1	210	300	450	600
l2	45	65	110	160
l3	95	135	180	250

 

За базовый образец при всех видах испытаний следует принимать обра­зец с размером рабочего сечения 150Х150 мм.

2.1.2. Размеры образцов в зависимости от наибольшей номинальной круп­ности заполнителя в пробе бетонной смеси должны соответствовать ука­занным в табл. 3.

 

Таблица 3

мм

 

Наибольший номинальный размер зерна заполнителя	Наименьший размер образца (ребра куба, стороны поперечного сечения призмы или восьмерки, диаметра и высоты цилиндра)	Наибольший номинальный размер зерна заполнителя	Наименьший размер образца (ребра куба, стороны поперечного сечения призмы или восьмерки, диаметра и высоты цилиндра)
20 и менее	100	70	200
40	150	100	300

 

Примечания: 1. Для испытания конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного бетонов класса В5 (М75) и менее на пористых заполнителях (неза­висимо от наибольшей крупности заполнителя) следует применять образцы с наименьшим размером 150 мм.

2. При изготовлении образцов из бетонной смеси должны быть удалены отдель­ные зерна крупного заполнителя, размер которых превышает более чем в 1,5 раза наибольший номинальный размер заполнителя, указанный в табл. 3, а также все зерна заполнителя размером более 100 мм.

3. При изготовлении образцов с минимальным размером 70 мм максимальная крупность заполнителя не должна превышать 20 мм.

 

2.1.3. Образцы изготавливают и испытывают сериями.

Число образцов в серии (кроме ячеистого бетона) принимают по табл. 4 в зависимости от среднего внутрисерийного коэффициента вариации проч­ности бетона   рассчитываемого поприложению 2 не реже одного раза в год. Для ячеистого бетона число образцов в серии принимают равным 3.

 

Таблица 4

 

Внутрисерийный коэффициент вариации	5 и менее	Более 5 до 8 включ.	Более 8
Требуемое число образцов бетона в серии шт., не менее	2	3* или 4	6

 

_____________

* При применении форм типа 2ФК принимают четыре образца в серии, а для форм типа 1ФК и 3ФК - три образца.