Контроль качества и виды брака при сварке Напряжения и деформации при сварке

При сварке металлов в процессе их нагрева и последующего охлаждения возникают значительные температурные напряжения, а после охлаждения в изделиях сохраняются остаточные напряжения.

Основные причины, вызывающие напряжения и деформации при сварке, следующие: неравномерный нагрев, усадка наплавленного металла при переходе его в твердое состояние; структурные изменения наплавленного или основного металла в зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением объема.

Напряжения, возникающие вследствие изменений структуры металла, имеют значение только для сталей, склонных к закалке (особенно легированных), так как образование мартенсита сопровождается увеличением объема металла. Эги напряжения могут суммироваться в отдельных участках сварного соединения и приводить там к образованию трещин.

Величина деформаций и напряжений зависит также от вида сварки, формы деталей, их размеров и зоны нагрева при сварке. Менее выражены напряжения и деформации, возникающие при сварке электрической дугой деталей простой формы. Газовая сварка вызывает повышенные деформации вследствие большой зоны термического влияния.

К основным мерам борьбы с напряжениями, возникающими при сварке, относят: предварительный подогрев изделий перед сваркой, замедленное охлаждение, отжиг стальных изделий при 550—650°С, легкую проковку шва ударами молотка (для многослойных швов). При этом могут образоваться мелкие трещины, которые завариваются последующими наваренными слоями.

Для борьбы с деформацией металла при сварке можно рекомендовать:

1) обратноступенчатый порядж нанесения швов, при котором длинный шов делится на участки длиной 150—200 мм и сварку ведут отдельными участками; это препятствует концентрации тепла в одном месте и уменьшает зону разогрева изделия;

2) деформирование детали перед сваркой в обратном направлении на ту же величину, которая вызывается сваркой; этот способ обычно применяют для изделий с несимметричным расположением швов;

3) уравновешивание деформаций, т. е. выбор такого порядка наложения швов, чтобы последующий вызывал деформации, обратные тем, которые получились при наложении предыдущего шва;

4) увеличение отвода тепла от свариваемого изделия. Это уменьшает объем нагретого металла и соответственно его деформацию. Охлаждение достигается погружением час-гей детали в воду или применением медных подкладок под деталь;

5) Жесткое закрепление свариваемых элементов в специальных приспособлениях. Этот способ, хотя и уменьшает деформацию, но увеличивает внутренние напряжения; последующим отжигом они устраняются.

Дефекты и методы контроля сварных соединения

К основным дефектам сварных швов относят:

Непровар — отсутствие сплошного соединения между металлом Изделий и наплавленным металлом или недостаточная глубина проникновения наплавленного металла в основной. Причина — неправильный выбор режима сварки.

Пережог — окисление металла шва и прилегающего к нему остового металла. Причины — сильно окислительная среда, чрезмерная Длина дуги, замедленное движение источников нагрева, интенсивный Режим сварки.

Прожог — местное сквозное проплавление свариваемых частей При электродуговой сварке. Причины — излишняя сила тока, недостаточная толщина металла, малое притупление кромок.

Подрез — углубление вдоль шва на основном металле. Причины — неравномерная подача присадочного прутка, неправильное положение электрода или горелки, избыток подводимого тепла.

Наплывы на швах — образуются при неправильно выбранном режиме и скорости сварки.

Пористость — появление свищей, газовых пузырей или шероховатости на поверхности шва. Причины — газы в металле, вода в обмазке или флюсе, ржавчина на свариваемых кромках или присадочном металле.

Шлаковые включения в металле. Причины — загрязнения основного и присадочного металла окислами, получаемыми в результате неравномерности плавления электродного покрытия, тугоплавкости и повышенной вязкости шлаков и недостаточного раскисления металла шва.

Трещины шва — возникают из-за больших усадочных и структурных напряжений в металле, повышенного содержания серы, фосфора, и углерода в металле, чрезмерно жесткого закрепления свариваемых деталей.

При контроле качества сварных изделий применяют следующие способы выявления дефектов.

Внешний осмотр и проверка размеров шва. Выявляют подрезы, раковины, свищи, трещины, поры, незаплавленные кратеры, неравномерность шва и несоответствие размеров.

Механические и технологические испытания свойств наплавленного металла и сварного соединения. К механическим относят гидравлическое испытание, которое применяют для аппаратуры, работающей под давлением. Испытание сжатым воздухом проводят с целью определения плотности и прочности изделия.

Керосиновая проба. При этом способе одну сторону соединения покрывают мелом, а другую керосином. При наличии дефектов сварки керосин смачивает мел.

Рентгеновское просвечивание шва. Это просвечивание основано на различном поглощении лучей металлом и неметаллическими веществами; при этом обнаруживают поры, раковины, трещины, непровары, шлаковые включения.

Ультразвуковой метод. Он основан на способности различных сред по-разному отражать ультразвуковые колебания; при нем выявляют дефекты в свариваемом шве в виде неметаллических включений для деталей толщиной до 5 мм.

Магнитные методы. Они основаны на рассеивании магнитных потоков в дефектных местах изделия и позволяют выявлять мелкие трещины и поры шва.

Испытание аммиаком. Полые изделия заполняют сжатым воздухом с добавлением 1% аммиака, а швы обертывают бумагой, пропитанной 50%-ным раствором азотнокислой ртути. При наличии неплотности на бумаге появляются черные пятна.

Люминесцентный метод. Деталь погружают на 20—30 мин в смесь керосина и масла, а затем вытирают насухо и погружают в порошок магнезии, прилипающей в местах появления масла (над трещинами).

Металлографический контроль. Определяют макро- и микроструктуру металла, а также поры, трещины, раковины, непровары, пережог, перегрев, нитриды и другие дефекты сварного шва.