Дефекты сварочных соединений и способы их выявления
Надежность какого-либо изделия, например, моста, в условиях эксплуатации определяется прочностью, которая в свою очередь в значительной степени зависят от доброкачественности сварных соединений.
Контроль сварных соединений имеет большое значение при производстве металлоконструкций, разработано большое количество методик оценки сварных соединений, но для полной оценки требуется использование нескольких методик одновременно. При больших объёмах производства подвергать сто процентному контролю все сварные соединения не представляется возможным, введу больших затрат времени на проведение контроля. По этим причинам контролю подвергается часть партии, выбранная в любом порядке, что позволяет осуществлять контроль всей партии с меньшими затратами времени.
Основные методы контроля:
- На образцах:
- химический анализ состава металла шва;
- металлографическое исследование структуры соединения;
- механические испытания металла шва.
- На изделии:
- обмер и визуальный осмотр швов и соединений;
- определение внутренних дефектов просвечиванием рентгеновскими лучами и гамма-лучами радиоактивных изотопов, ультразвуком, магнитным способом и засверливанием.
Все дефекты сварных швов и соединений делятся на внешние и внутренние.
Классификация дефектов ГОСТ 30242-97.
1) Дефекты при сварке металлов плавлением образуются вследствие нарушения требований нормативных документов к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.
2) В настоящем стандарте дефекты классифицированы на шесть следующих групп:
1 – трещины;
2 – полости, поры;
3 – твердые включения;
4 – несплавления и непровары;
5 – нарушение формы шва;
6 – прочие дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы.
Наименование, определение и обозначение дефектов ГОСТ 30242-97.
Наименование, определение и обозначение дефектов приведены в таблице 1.
В таблице приведены:
- в графе 1 – трехзначное цифровое обозначение каждого дефекта или четырехзначное цифровое обозначение его разновидностей;
- в графе 2 – буквенное обозначение дефекта, используемое в сборниках справочных радиограмм Международного института сварки (МИС);
- в графе 3 – наименование дефекта на русском, английском и французском языках;
- в графе 4 – определение и/или поясняющий текст;
- в графе 5 – рисунки, дополняющие определение при необходимости.
Таблица 1
|
Обозначение дефекта |
Наименование дефекта |
Определение и/или пояснение дефекта |
||||
|
цифровое |
используемое МИС |
|||||
Группа 1. Трещины |
||||||
|
100 |
Е |
Трещины en cracks fr fissures | Несплошность, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок | |||
|
1001 |
|
Микротрещина
en microfissure (microcrack) fr microfissure |
Трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при пятидесятикратном увеличении | |||
|
101 |
Еа |
Продольная трещина
en longitudinal crack fr fissure longitudinale |
Трещина, ориентированная параллельно оси сварного шва.
Она может располагаться: |
|
||
|
1011 |
в металле сварного шва; | |||||
|
1012 |
на границе сплавления; | |||||
|
1013 |
в зоне термического влияния; | |||||
|
1014 |
в основном металле | |||||
|
102 |
Eb |
Поперечная трещина
en transverse crack fr fissure transversale |
Трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Она может располагаться: |
|
||
|
1021 |
в металле сварного шва; | |||||
|
1023 |
в зоне термического влияния; | |||||
|
1024 |
в основном металле | |||||
|
103 |
Е |
Радиальные трещины
en radiation cracks fr fissures rayonnantes |
Трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Они могут быть: |
|
||
|
1031 |
в металле сварного шва; | |||||
|
1033 |
в зоне термического влияния; | |||||
|
1034 |
в основном металле
Примечание – Трещины этого типа, расходящиеся в разные стороны, известны как звездоподобные трещины |
|||||
|
104 |
Ec |
Трещина в кратере
en crater cracks fr fissure de cratere |
Трещина в кратере сварного шва, которая может быть: |
|
||
|
1045 |
продольной; | |||||
|
1046 |
поперечной; | |||||
|
1047 |
звездообразной | |||||
|
105 |
Е |
Раздельные трещины
en group of disconnected cracks fr reseau de fissures marbrees |
Группа трещин, которые могут располагаться: |
|
||
|
1051 |
в металле сварного шва; | |||||
|
1053 |
в зоне термического влияния; | |||||
|
1054 |
в основном металле | |||||
|
106 |
Е |
Разветвленные трещины
en branching cracks fr fissure ramifiees |
Группа трещин, возникших из одной трещины.
Они могут располагаться: |
|
||
|
1061 |
в металле сварного шва; | |||||
|
1063 |
в зоне термического влияния; | |||||
|
1064 |
в основном металле | |||||
Группа 2. Поры |
||||||
|
200 |
А |
Газовая полость
en gas cavity fr soufflure |
Полость произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов | |||
|
2011 |
Аа |
Газовая пора
en gas pore fr soufflure spheroidale |
Газовая полость обычно сферической формы | |||
|
2012 |
|
Равномерно распределенная пористость
en uniformly distributed porosity fr souflures spheroidales |
Группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва. Следует отличать от цепочки пор (2014) | |||
|
2013 |
|
Скопление пор
en localized (clustered) fr nid de soufflures |
Группа газовых полостей (три или более), расположенных кучно с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из полостей | |||
|
2014 |
|
Цепочка пор
en linear porosity fr soufflures allignees (ou en chapelet) |
Ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор | |||
|
2015 |
Аb |
Продолговатая полость
en elongated cavity fr soufflure allongee |
Несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает высоту | |||
|
2016 |
Ab |
Свищ
en worm-hole fr soufflure vermiculaire |
Трубчатая полость в металле сварного шва, вызванная выделением газа. Форма и положение свища определяются режимом затвердевания и источником газа. Обычно свищи группируются в скопления и распределяются елочкой | |||
|
2017 |
|
Поверхностная пора
en surface por fr piqure |
Газовая пора, которая нарушает сплошность поверхности сварного шва | |||
|
202 |
R |
Усадочная раковина
en shrinkage fr retassure |
Полость, образующаяся вследствие усадки во время затвердевания | |||
|
2024 |
К |
Кратер
en crater pipe fr retassure de cratere |
Усадочная раковина в конце валика сварного шва, не заваренная до или во время выполнения последующих проходов | |||
Группа 3. Твердые включения |
||||||
|
300 |
|
Твердое включение
en solid inclusion fr inclusion solide |
Твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва. Включения, имеющие хотя бы один острый угол, называются остроугольными включениями | |||
|
301 |
Ва |
Шлаковое включение
en slag inclusion fr inclusion de laitier |
Шлак, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть: |
|
||
|
3011 |
линейными; | |||||
|
3012 |
разобщенными; | |||||
|
3013 |
прочими | |||||
|
302 |
G |
Флюсовое включение
en flux inclusion fr inclusion de dlux |
Флюс, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть: |
См. 3011-3013 |
||
|
3021 |
линейными; | |||||
|
3022 |
разобщенными; | |||||
|
3023 |
прочими | |||||
|
303 |
J |
Оксидное включение
en oxide inclusion fr inclusion d’oxyde |
Оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания | |||
|
304 |
Н |
Металлическое включение
en metallic inclusion fr inclusion metallique |
Частица инородного металла, попавшая в металл сварного шва. Различают частицы из: |
|
||
|
3041 |
вольфрама; | |||||
|
3042 |
меди; | |||||
|
3043 |
другого металла | |||||
Группа 4. Несплавление и непровар |
||||||
|
401 |
|
Несплавление
en lack of fusion (incomplete fusion) fr manque de fusion (collage) Примечание – В некоторых странах употребляют термины «collage noir» и «collage blanc» в зависимости от того, имеются или отсутствуют в местах несплавления оксидные включения |
Отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва. Различают несплавления: |
|
||
|
4011 |
по боковой стороне; | |||||
|
4012 |
между валиками; | |||||
|
4013 |
в корне сварного шва | |||||
|
402 |
D |
Непровар (неполный провар)
en lack of penetration (incomplete penetration) fr manque de penetration |
Несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения | |||
Группа 5. Нарушение формы шва |
||||||
|
500 |
|
Нарушение формы
en imperfect shape fr forme defectueuse |
Отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения | |||
|
5011 |
F |
Подрез непрерывный
en continious undercut fr caniveau continu |
Углубление продольное на наружной поверхности валика сварного шва, образовавшееся при сварке | |||
|
5012 |
F |
Подрез непрерывный
en intermittent undercut fr morsure: caniveau discontinu |
||||
|
5013 |
|
Усадочная канавка
en shrinkage groove fr caniveau a la racine |
Подрез со стороны корня одностороннего сварного шва, вызванный усадкой по границе сплавления (см. также 512) | |||
|
502 |
|
Превышение выпуклости стыкового шва
en excess weld metal fr surepaisseur excessive |
Избыток наплавленного металла на лицевой стороне стыкового шва сверх установленного значения | |||
|
503 |
|
Превышение выпуклости углового шва
en excessive convexity fr convexite excessive |
Избыток наплавленного металла на лицевой стороне углового шва (на всей длине или на участке) сверх установленного значения | |||
|
504 |
|
Превышение проплава
en excessive penetration fr exes de penetration |
Избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового шва сверх установленного значения | |||
|
5041 |
|
Местное превышение проплава
en local excess penetration fr exces local de penetration |
Местный избыточный проплав сверх установленного значения | |||
|
505 |
|
Неправильный профиль сварного шва
en incorrect weld profile fr default de raccordement |
Угол α между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности сварного шва, менее установленного значения | |||
|
506 |
|
Наплав
en overlap fr debordement |
Избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним | |||
|
507 |
|
Линейное смещение
en linear misalignment fr defaut d’alignement |
Смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются параллельно, но не на требуемом уровне | |||
|
508 |
|
Угловое смещение
en angular misalignment fr deformation angulaire |
Смешение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются под углом, отличающимся от требуемого | |||
|
509 |
|
Натек
en sagging fr effondrement |
Металл сварного шва, осевший вследствие действия силы тяжести и не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью. | |||
|
|
|
В зависимости от условий это может быть: |
|
|||
|
5091 |
натек при горизонтальном положении сварки; | |||||
|
5092 |
натек в нижнем или потолочном положении сварки; | |||||
|
5093 |
натек в угловом сварном шве; | |||||
|
5094 |
натекание в шве нахлесточного соединения | |||||
|
510 |
|
Прожог
en burn through fr trou |
Вытекание металла сварочной ванны, в результате которого образуется сквозное отверстие в сварном шве | |||
|
511 |
|
Неполностью заполненная разделка кромок
en incompletely filled groove fr manque d’epaisseur |
Продольная непрерывная или прерывистая канавка на поверхности сварного шва из-за недостаточности присадочного металла при сварке | |||
|
512 |
|
Чрезмерная асимметрия углового шва
en excessive asymmetry of fillet weld fr defaut de symetrie de soudure d’angle |
Чрезмерное превышение размеров одного катета над другим | |||
|
513 |
|
Неравномерная ширина шва
en irregular width fr largeur irreguliere |
Отклонение ширины от установленного значения вдоль сварного шва | |||
|
514 |
|
Неровная поверхность
en irregular surface fr surface irreguliere |
Грубая неравномерность формы поверхности усиления шва по длине | |||
|
515 |
|
Вогнутость корня шва
en root concavity fr retassure a la racine |
Неглубокая канавка со стороны корня одностороннего сварного шва, образовавшаяся вследствие усадки (см. также 5013) | |||
|
516 |
|
Пористость в корне сварного шва
en root porosity fr rochage |
Наличие пор в корне сварного шва вследствие возникновения пузырьков во время затвердевания металла | |||
|
517 |
|
Возобновление
en poor restart fr mauvaise reprise |
Местная неровность поверхности в месте возобновления сварки | |||
Группа 6. Прочие дефекты |
||||||
|
600 |
|
Прочие дефекты
en miscellaneous imperfections fr defauts divers |
Все дефекты, которые не могут быть включены в группы 1-5 | |||
|
601 |
|
Случайная дуга
en stray arc fr coup d’arc |
Местное повреждение поверхности основного металла, примыкающего к сварному шву, возникшее в результате случайного горения дуги | |||
|
602 |
|
Брызги металла
en spatter fr projection (ou perles) |
Капли наплавленного или присадочного металла, образовавшиеся во время сварки и прилипшие к поверхности затвердевшего металла сварного шва или околошовной зоны основного металла | |||
|
6021 |
|
Вольфрамовые брызги
en tungsten spatter fr projection de tungstene |
Частицы вольфрама, выброшенные из расплавленной зоны электрода на поверхность основного металла или затвердевшего металла сварного шва | |||
|
603 |
|
Поверхностные задиры
en torn surface fr dechirure locale ou arrachement local |
Повреждение поверхности, вызванное удалением временно приваренного приспособления | |||
|
606 |
|
Утонение металла
en underflushing fr moulage exceessif |
Уменьшение толщины металла до значения менее допустимого при механической обработке | |||
Причины возникновения дефектов.
Внешние дефекты.
Искажение размеров и формы швов; швы имеют завышенные или заниженные размеры. Завышение размеров швов приводит к увеличению расхода сварочных материалов и повышению сварочных деформаций; при заниженных размерах швов прочность их может быть недостаточной. Искажения размеров шва вызываются разными причинами (так, например, неправильные колебательные движения электрода при ручной сварке или чрезмерная скорость автоматической сварки приводят к неодинаковой ширине шва по его длине).
При недостаточной силе тока и малой скорости сварки швы получаются утолщенными; при чрезмерно большой силе тока (при автоматической сварке) шов приобретает резко выпуклую форму. Большая сила тока и длинная дуга при большом угле раскрытия шва обусловливают получение швов с уменьшенным сечением. Частым дефектом формы швов является их неравномерная чешуйчатость и наличие кратеров.
Неравномерная чешуйчатость – дефект преимущественно ручной сварки, вызываемый неравномерностью перемещения электрода вдоль шва. Незаверенные кратеры имеют форму углублений в шве и образуются, когда дугу резко обрывают, не отводя ее на предыдущий участок шва. Нарушения формы швов нежелательны, так как они создают в сварном соединении ослабленные сечения и места концентрации напряжений. Внешние дефекты часто возникают не только на самом шве, но и в сварном соединении как целом элементе. К таким дефектам относятся наплывы (натеки), подрезы, прожоги, наружные трещины и поры.
Наплывы образуются в результате стекания жидкого металла шва на холодный основной металл, с которым он не сплавляется. Это обычно происходит при чрезмерной силе тока и смещении конца электрода (особенно часто при вертикальном положении шва). Наплывы приводят к неверной оценке размеров швов и создают в сварном соединении места концентрации напряжений.
Подрезы образуются в виде выемок в основном металле, в месте его перехода в металл шва; они ослабляют рабочее сечение соединения и создают места концентрации напряжений. Подрезы вызываются повышенной силой тока, при которой часть металла (шва и основного) выдувается дугой (стыковые швы) или стекает под действием силы тяжести (угловые швы).
Прожоги образуются обычно на тонком металле в виде сквозных отверстий в шве. Причины их возникновения – чрезмерная сила тока и малая скорость сварки, или длинная дуга.
Наружные трещины и поры образуются при нарушениях технологии сварки или попадании влаги, ржавчины и грязи в зону сварки.
Внешние дефекты выявляются наиболее простыми средствами – внешним осмотром и обмером швов.
Внутренние дефекты.
К внутренним дефектам обычно относят непровары, неметаллические включения, пористость металла шва, трещины в шве и основном металле.
Непровары – это местные нарушения сплошности металла шва, образующиеся в результате отсутствия сплавления с основным металлом или отдельных слоев шва между собой. Особую опасность представляет скрытый характер этих дефектов. Непровары уменьшают рабочее сечение соединения и создают места концентрации напряжений.
Причинами возникновения непроваров могут быть малая сила тока, чрезмерный диаметр электрода при сварке первого прохода, недостаточный зазор или малый угол разделки, наличие загрязнений в шве, неправильные наклон и движение электродов.
Неметаллические включения в виде шлаковых включений нарушают сплошность и однородность металла шва, вызывая этим снижение его прочности и пластичности. Они возникают вследствие загрязнения свариваемых кромок окалиной, из-за недостаточной очистки слоев шва от шлака, применения неподходящих марок электрода или флюсов, а также нарушений технологии и режима сварки.
Газовые поры могут быть либо внутренними, либо наружными (в виде ноздреватости). Поры нарушают сплошность и однородность металла шва, что ухудшает его механические качества, а также создают места концентрации напряжений. Кроме того, наличие пор в шве может нарушить непроницаемость соединения. Пористость металла шва появляется вследствие загрязнения кромок ржавчиной, маслом или красками; из-за влажности кромок, покрытия электродов или флюса; при неправильно выбранном составе покрытия и флюса, когда из-за недостаточной раскисленности металла шва происходит значительное газовыделение (обычно окиси углерода и водорода), в результате которого при высоких скоростях сварки металл шва быстро затвердевает и не все газы успевают выйти из сварочной ванны.
Трещины могут возникнуть в шве и в основном металле; они могут быть сквозными (наружными) и внутренними. Трещины – особенно опасный и часто скрытый дефект. Трещины значительно ослабляют прочность соединения и могут вызвать серьезные аварии, а также служат причиной нарушения непроницаемости соединения.
Способы выявления дефектов сварных швов и соединений
Дефекты сварных швов и соединений выявляются следующими способами:
1) внешним осмотром и обмером швов;
2) испытанием непроницаемости;
3) специальными приборами;
4) лабораторными испытаниями образцов или испытанием опытных конструкций на прочность.
Внешний осмотр готового сварного соединения производится только после очистки шва и прилегающего к нему основного металла от шлака, брызг металла и других загрязнений. Проверяются правильность формы и размеры швов, отсутствие кратеров, натеков, подрезов, прожогов, свищей и трещин.
Размеры швов проверяют различными универсальными шаблонами, которые обычно служат также для контроля правильности подготовки кромок. Испытание непроницаемости соединений позволяет выявить такие дефекты, как сквозные непровары, трещины, поры и свищи.
Испытание керосином – простой и широко применяемый способ, особенно для контроля сварных швов в секциях. До начала испытания обе стороны шва тщательно очищают. Швы с одной стороны покрывают водным раствором мела, после чего дают ему высохнуть. Затем обратную сторону шва тщательно промазывают керосином, который благодаря малой вязкости и небольшому поверхностному натяжению свободно проходит через мельчайшие поры и трещины и выступает на меловой поверхности в виде жирных пятен, по которым и выявляются дефектные места. Осмотр швов начинают не сразу после смазывания их керосином, а после некоторой выдержки в течение определенного времени (по ГОСТ 3285-55 это время зависит от толщины шва и его положения в пространстве и изменяется от 40 мин. до 2 час.).
Контроль специальными приборами. Контроль качества сварных соединений с применением специальных приборов позволяет обнаруживать внутренние дефекты сварных швов, т. е. непровары, шлаковые и газовые включения, а также трещины.
Контроль может производиться одним из следующих способов.
1) просвечиванием рентгеновскими лучами или гамма-лучами радиоактивных изотопов;
2) «прозвучиванием» – т. е. нахождением внутренних дефектов шва при помощи ультразвуковых колебаний;
3) намагничиванием – т. е. нахождением внутренних дефектов шва с использованием магнитного поля;
4) засверливанием (с частичным разрушением шва в месте контроля).
Первые три способа позволяют выявить внутренние дефекты без разрушения шва или конструкции.
Просвечивание рентгеновскими лучами или гамма-лучами радиоактивных изотопов позволяет обнаружить внутренние дефекты без вскрытия шва. Рентгеновские лучи по своей природе относятся к электромагнитным колебаниям и подобны радиоволнам, лучам видимого света или гамма-лучам радиоактивных изотопов; разница заключается только в длине волны. Рентгеновские лучи обладают рядом важных свойств, они могут:
1) проникать сквозь непрозрачные тела, в том числе и металл;
2) вызывать свечение некоторых химических соединений;
3) действовать на фотопленку;
4) ионизировать газы; действовать на живые организмы.
Первое и третье из перечисленных свойств позволяют использовать рентгеновские лучи для контроля сварных соединений.
Метки: сваркаПохожие статьи:
Сравнительная таблица портальной сварочной установки и сварочного трактора
Оставить комментарий