12 Дефекты и контроль качества сварных соединений
Группы ответственности сварных швов.
По ответственности сварные швы делятся на 3 группы.
группа – швы расчетные, с тяжелыми условиями эксплуатации, работающие на вакуум, вибрацию, ударные нагрузки. Это швы конструкций Госгортехнадзора и им подобные, конструкции из титана и его сплавов. Конструкции не должны иметь нахлесток, обратная сторона шва должна быть доступна для осмотра и подварки.
группа – швы расчетные, с тяжелыми условиями эксплуатации, работающие в условиях статических нагрузок. Остальные требования см.группу.
группа – швы расчетные и нерасчетные, с нормальными условиями эксплуатации.
Примечание. Нормальными условиями эксплуатации считаются такие, когда температура, агрессивность среды и другие снижающие работоспособность факторы отсутствуют или соответствуют параметрам характеристик применяемых материалов. Под тяжелыми условиями эксплуатации считают все остальные случаи.
При сварке неизбежно появление небольших дефектов, и порой их исправление приводит к еще более значительным дефектам. Поэтому очень важно правильно разделить дефекты сварки на допустимые, недопустимые и допустимые к исправлению.
Дефекты разделяются на наружные или поверхностные и внутренние (скрытые от наружного осмотра). Внутренние разделяются на дефекты структуры и дефекты-несплошности.
Все наружные (поверхностные или вскрывшиеся после механической обработки) дефекты допускается устранять механическим путем, при этом толщина основного металла не должна выходить за нижние предельные отклонения.
Определения, изображения, способы обнаружения и исправления дефектов указаны в таблице 11. Термины и определения дефектов сварных соединений соответствуют ГОСТ 2601.
В. тавровых, угловых и нахлесточных швах контролируется глубина проникновения сварного шва в основной металл h, которая должна быть не менее
при толщине до 5мм - 15% от толщины,
- « - от 5 до 15мм - 10% - « -.
- « - свыше 15мм - 1,5мм. (см. рис. 99).
h
h
Рис. 99.
Начальные и конечные участки швов (в том числе прерывистые) – это участки с неполным профилем сечения и в расчетную длину шва не входят. В обозначениях прерывистых швов длину швов задают как минимальную, а длину шага – как максимальную (см. рис. 100).
50
Т3- 3 – 20/50
2
0
Рис. 100.
Способ сварки для исправления дефектов выбирают с учетом обеспечения технологической прочности и удовлетворения требований, предъявляемых к сварному соединению.
Следует еще раз отметить, что попытка исправить незначительный, допустимый без исправления дефект, может привести к перегреву металла шва и появлению новых, более крупных дефектов.
За величину катета сварного шва принимается меньший катет вписанного в сечение шва треугольника (см. рис. 93.) Вогнутость (выпуклость) углового шва допускается в пределах 30% от катета, но не более 3-х мм (см. рис. 93).
выпуклость
шва
к
вогнутость
шва
Рис. 93.
|
Определение дефекта |
Эскиз |
Способ обнаружения |
Способ исправления | |
|
Трещина - (продольная, поперечная, сетка трещин) - дефект в виде разрыва в сварном шве или околошовной зоне.
|
Трещина
Трещина в
околошов- в шве ной
зоне |
Визуально, цветной дефектоскопией, ультразвуковым, магнитным и радио- графическим методом, металлографическим исследованием. |
С помощью лупы находят границы трещины, засверливают ее концы, выбирают дефектное место до чистого металла и подваривают до термической обработки. Без исправления не допускаются, к исправлению – указываются нормы в ТУ или стандартах (общая длина трещин в процентах к длине шва). | |
|
дефект в виде несплавления вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва.
Бывают в корне шва, по кромкам и между проходами.
Вогнутость корня шва также считается непро- варом. |
Непровар по кромке
Непровар в корне шва
Непровар в корне таврового шва
вогнутость корня шва |
Такой же грубый дефект, как и трещина, и обнаруживается теми же методами, за исключением непроваров в корне угловых и тавровых швов, которые можно обнаружить лишь металлографически. |
Исправляют выборкой дефекта до чистого металла и подваркой, а если дефект недоступен, то требуется полное удаление шва и повторная сварка.
Без исправления не допускаются, к исправлению – указываются нормы в ТУ или стандартах. | |
|
Кратер – углубление в металле шва при обрыве дуги без специально принятых мер, сопро- вождаюшееся сеткой мелких трещин и пор.
|
С
|
Обнаруживается визуально, а при многопроходной сварке между проходами - радиографическим и ультразвуковым методами. |
Исправляют удалением дефекта до чистого металла и подваркой в случае необходимости Без исправления не допускается. Нормы к исправлению не регламентируются. | |
етка
трещин в кратере
Таблица 11
|
Перегрев и пережог -Перегрев– увеличение размеров зерна, характерен для всех видов сварных соединений. Пережог – окисление по границам зерен в околошовной зоне, образуется при недостаточной защите сварочной ванны. |
Контролируются при отработке процесса сварки металлографическими исследованиями Перегрев специально не контролируется. Пережог – дефект неисправимый, для его предупреждения требуется тщательная экспериментальная отработка техпроцесса и строгое его соблюдение. |
Перегрев можно исправить термической обработкой, необходимость которой указывается в КД. Пережог исправлению не подлежит.
| |
|
Поры, вольфрамовые и шлаковые включения - Пора – дефект сварного шва в виде полости округлой формы, заполненной газом. Шлаковое включение – дефект в виде вкрапления шлака в сварном шве.
|
ц
гнездо пор
|
Обнаруживаются визуально (наружные) и ультразвуковым либо радиографическим методами (внутренние). |
Поры поверхностные и вскрывшиеся после механической обработки, исправляют как свищи и раковины. Внутренние поры – вырубкой дефектного места после тщательного анализа рентгеновской пленки с целью определения места залегания дефекта и подварки. |
|
Наплывы – несплавленная с основным металлом часть усиления или проплава шва.
|
Н ш
Наплыв в нахлесточном шве
|
Обнаруживаются визуально.
|
Без исправления не допускаются, т.к. могут быть причиной коррозии. Исправляются механическим путем с плавным переходом к основному металлу, допускается врезание в основной металл в пределах допуска на толщину. |
|
Поверхностное окисление шва – дефект в виде окалины или пленки окислов на поверхности шва с изменением ее цвета при сварке титана является дефектом, характеризующим снижение механических свойств.
|
Обнаруживается визуально. Сварные швы с налетом серого и белого цвета при сварке титана – дефект неисправимый. Швы соломенного и всех оттенков синего цвета без исправления не допускаются, исправляется этот дефект зачисткой механическими щетками, шабером и химическим травлением. Дефект следует предупреждать на стадии отработки техпроцесса, применяя газовую защиту сварочной ванны и остывающего металла. | ||
Пора в центре
шва 
епочка
пор
аплыв
в стыковом
ве
|
Свищи и раковины усадочные – дефекты в виде полости или впадины, образовавшиеся при усадке металла шва в условиях недостаточного питания жидким металлом. |
Свищ
Раковины |
Обнаруживаются визуально, радиографическим, ультразвуковым и металлографическим исследованиями.
|
Исправляются засверловкой, фрезеровкой, вырубкой с последую- щей подваркой. Без исправления не допускаются, к исправлению – согласно ТУ или стандартов. |
|
|
|
| |
|
Подрез – дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом.
|
|
Обнаруживается визуально и радиографическим методом. |
Допускается исправлять механической обработкой с плавным переходом к основному металлу, если при этом толщина металла не выходит за нижнее предельное отклонение, в противном случае – подваривать. Нормы на подварку – согласно ТУ или стандартов. |
|
Прожог – Дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны. |
Прожог
|
Обнаруживается визуально. |
Исправляется заваркой на подкладках во избежание вытекания жидкого металла. Для ответственных соединений не допускается даже к исправлению, для неответственных – допускается подварка одного прожога на определенной длине шва.
|
|
Отклонение геометрических размеров шва - (высотаи ширина шва, высота проплава, смещение кромок, катет, его выпуклость или вогнутость и др.).
|
|
О
|
По нормам Государственных стандартов. Без исправления не допускаются. Исправляются меха-ническим путем или подваркой без ограни- чения. Смещение кромок исправлению не подлежит. |
Подрез
бнаруживаются
визуально.|
Вспучивание сварива- емых кромок – подъем кромок в стыковых швах алюминиевых сплавов
|
|
Обнаруживается визуально. |
Исправлению не подлежит. Дефект основного металла. | |
|
Несплавление – залегание окисной пленки по свариваемым кромкам, характерен для алюминиевых сплавов, по своей сути – непровар.
|
о |
Обнаруживается металлографически и при разрыве сварных образцов. |
Исправляется, как непровар. | |
|
Отсутствие или недостаточное взаимное проплавление при точечной и роликовой сварке. . |
h– взаимное проплавление , должно быть в пределах (0,2…0,8)S, гдеS– толщина детали. Определяется для каждой из свариваемых деталей.
|
Обнаруживается визуально, отгибанием верхней кромки, технологической пробой, радиографическим методом, металлографическим контролем на шлифах. Дефект следует исключить на стадии отработки техпроцесса и периодическим металлографическим контролем на образцах.
|
Без исправления не допускается, к исправлению – в процентах от общего количества точек или длины шва согласно ТУ или стандартам. Исправляют повтор- ной сваркой по дефектным точкам или дуговой сваркой. | |
|
Уменьшение диаметра точек или ширины шва Диаметр точки (ядра) – зона сварной точки, металл которой подвергался расплавлению. Отсутствие ядра точки- склейка. |
d
d –диаметр точки (ядра).
|
Обнаруживается и исправляется, как отсутствие проплавления. Без исправления допускаются, если между двумя дефектными точками не менее 5тикачественных.
| ||
|
Наружные и внутренние трещины в точках или швах, разрывы основного металла у кромки нахлестки, раковины.
|
Раковина
Разрыв основного металла
|
Обнаруживаются визуально, радио- графическим методом. |
Без исправления не допускаются, к исправлению – в процентах от общего количества точек согласно ТУ или стандартам. | |
|
Наружный или внутренний выплеск- выброс жидкого металла в зазор между деталями (внутренний) или снаружи (наружный).
|
Н
Внутренний выплеск |
Обнаруживаются визуально, внутренние – радиографическим методом. |
Наружные исправляются зачисткой, внутренние – повторной сваркой. | |
|
Прожоги – дефект в виде сквозного отверстия в ядре. |
|
Обнаруживается визуально. |
Без исправления не допускаются, к исправлению – согласно стандартов или ТУ с разделкой и последующей заваркой. | |
|
Чрезмерные вмятины от электродов, подрез при шовной сварке – вмятины глубиной более 0,2 S.
|
g Определяются для каждой из деталей.
|
Обнаруживаются измерением. Дефект следует предупреждать на стадии отработки режима на образцах технологической пробы.
|
Исправлению не поддаются. Без исправления допускаются вмятины глубиной до 30% от толщины металла в количестве, указанном в ТУ или стандартах. | |
|
Смещение точек или оси шва от указанно- го положения – отклонения по шагу в ряду или между рядами. |
t
t–шаг в ряду с – шаг между рядами |
Обнаруживается визуально и измерениями. |
Исправлению не поддается. Допускается по нормам ТУ или стандартов. Обычно смещение указывают с допус- ком ±1мм.
| |
кисная
пленка
Трещина
аружный
выплеск
– вмятина от электродов, g
< 0,2 S.
