Дефекти зварних швів - види та способи усунення
З'єднання металевих деталей зварюванням — складний фізико-хімічний процес, де за високих температур взаємодіє сам метал, гази атмосфери, продукти горіння електрода. Кожен із компонентів робить свій внесок у загальний підсумок процесу зварювання. Деякі з впливів призводять до неякісного зварювання, утворюються звані дефекти зварних швів.
Вони можуть утворитися внаслідок різних ситуацій, наприклад, при надмірно великому або надто слабкому зварювальному струмі, підвищеній вологості, наявності забруднень у зоні зварювання. Існує певна класифікація дефектів та причин їх появи, загальний огляд яких буде наведено у цій статті. Також ви дізнаєтесь, яким чином можна усунути дефекти і в яких випадках це можливо.
Класифікація дефектів зварних з'єднань
Більшість дефектів зварного шва виникають у разі порушення технології зварювання. Лише у деяких випадках дефекти спричинені непередбаченими ситуаціями. При зварюванні плавленням велике значення мають:
- попередня підготовка та складання з'єднання;
- режим термічної обробки;
- правильний підбір матеріалів, що зварюються;
- якість апарату та витратних матеріалів.
За цим документом усі дефекти зварних з'єднань поділяються на 6 основних груп:
- тріщини;
- порушення форми шва;
- порожнини, кратери та раковини;
- несплавлені кромки та непроварені ділянки;
- наявність твердих вкраплень та включень;
- інші дефекти, які увійшли у перші 5 груп.
Кожен із дефектів має своє цифрове позначення, яке проставляється у зоні зварного шва під час огляду. За міжнародною класифікацією дефекти зварних швів можуть позначатися ще й літерами. Але, у будь-якому разі, визначення дефектів щодо української та міжнародної класифікації збігаються за основними характеристиками.
Утворюються скупченням газів у розплавленому металі. Порожнини можуть бути як сферичними, так і безформними. Але, у будь-якому випадку, вони призводять до зниження міцності з'єднання. Порожнини розташовуються хаотично, ланцюжком, скупченням, рівномірно. Маркуються цифрами 2012, 2013 і т.д. Відкриті порожнини, утворені газом, що розширюється, який залишив межі шва і пішов в атмосферу, називаються свищами.
Раковини і кратери утворюються в зоні порожнин і нориці, коли метал ще не охолонув, а внутрішній тиск газів знизився нижче критичного. Охолоджуючи, метал стискається і провалюється всередину шва.
Тверді вкраплення
Загальний індекс твердих включень - 300. Такі дефекти зварних сполук є частинками шлаку, металів або неметалів,що залишилися в зоні шва і вплавлені в метал, але не становлять з ним одного цілого. Такими включеннями можуть бути флюси, частинки вольфраму, міді, оксидів з тієї чи іншої причини, що опинилися в шві.
Несплавлення
Ділянки зварного шва, в яких між металом і швом, усередині шва або з бічної та кореневої частини спостерігаються зони, де метал недостатньо розплавився і не з'єднався в цілісну структуру. Це явище виникає внаслідок надто швидкого переміщення електрода або недостатньої сили зварного струму. Маркуються дефекти індексом 400.
Різновидом несплавлення є непровари - ділянки шва, де метал недостатньо розплавився, щоб проникнути в кореневу частину шва та заповнити весь зазор між деталями.
Порушення форми шва
Таких дефектів можна нарахувати кількадесят. Найбільш поширені:
- підрізи;
- лінійні та кутові зсуви;
- натіки;
- пропали;
- нерівна ширина;
- порушення профілю.
У дефектоскопії такі порушення маркуються цифрами 500.
Усунення дефектів
У багатьох випадках виявлені у разі дефектоскопії порушення цілісності шва можна усунути. Зовнішні дефекти, тобто ті, що можна побачити візуально, без застосування спеціального обладнання. Внутрішні - видимі під час використання рентгеноскопічного апарату чи механічної обробки, у якій знімається частина наплавленого металу. Також дефекти виявляються при ультразвуковому дослідженні.
Усунутиможна практично всі дефекти, якщо це технічно можна вирішити, і процес виправданий економічно. У деяких випадках деталь краще відбракувати та пустити на переплавлення, ніж витрачати час на виправлення зварного шва.
Дефекти зварювання на легованих сталях усуваються лише після відпуску деталей – спеціального процесу термообробки при температурі 450-650 °С. Без цього етапу підготовки усунення дефектів може призвести до ще більших порушень цілісності з'єднання та виникнення внутрішніх напруг у металі.
Дефектоскопія
Таким терміном визначається послідовність дій, спрямована на виявлення дефектів зварних з'єднань, які можуть призвести до порушення герметичності, руйнування конструкцій або їх частковим деформаціям. Дефектоскопія зварних швів виробляється різними методами, які в жодному разі не порушують цілісності шва та самого металу.
Початковий етап - візуальний та вимірювальний контроль. При ньому виявляються практично всі зовнішні та ряд внутрішніх дефектів - порушення геометрії, непровари, перепали, тріщини, напливи. Часто для деталізації візуального контролю необхідно обробити поверхню шва реактивами - спиртом або азотною кислотою (стають видимими дрібні тріщини та пори).
Капілярний контроль здійснюється за допомогою спеціальних рідин, пенетрантів. Проникаючи в пори та тріщини,рідина забарвлює їх і робить добре видимими. Поверхневі дефекти фарбуються та помітити їх набагато легше. Кольорова дефектоскопія, як правило, дає змогу побачити більшість зовнішніх дефектів, але внутрішні проявити таким чином неможливо.
Для глибинного дослідження застосовується магнітна дефектоскопія, ультразвукова та рентгенографічна. Ці дослідження вимагають застосування складних приладів, але здебільшого це виправдано, особливо у складних і відповідальних об'єктах.
Як правило, на самому початку проводиться візуальний та вимірювальний контроль. Всі інші способи діагностики застосовуються тільки після того, як виправлення дефектів зварювання, виявлених під час огляду, виконано, і цей метод не дає більше результатів.
Кожен зварювальник має у своєму арсеналі власні методи визначення дефектів та знає способи їх усунення. Якщо у вас є власний досвід у цій галузі, поділіться ним на сторінках нашого сайту. Практичні методи роботи зі зварюванням – одна з найцікавіших тем для наших читачів.