Сергей Кашин - Сварочные работы. Практический справочник

6. Незаваренный кратер. Если при окончании сварки дуга неожиданно обрывается, то на металле появляется углубление – кратер. Его размеры определяются силой сварочного тока. Оставленный незаваренным кратер – это источник концентрации внутренних напряжений, которые снижают прочность соединения. Если сварка осуществляется без выводных планок, то кратер надо заварить и оборвать дугу на заваренном участке шва. Нельзя выводить кратер в зону основного металла, поскольку это чревато образованием подреза.

7. Поры (рис. 98), вышедшие на поверхность.

Их появление объясняется содержанием газов в расплавленном металле. В этот момент их еще можно удалить из сварочной ванны, но если они появились в момент кристаллизации металла шва, то останутся в виде газовых пор. Причинами возникновения пористости являются использование отсыревших электродов, повышенная скорость сварки, длинная дуга, загрязненные кромки разделки и некачественная защита шва при сварке в среде защитных газов.

Рис. 98. Пористость металла шва: а – равномерная; б – очаговая; в – в виде цепочки

Равномерные поры – это результат действия постоянных факторов, таких как загрязненность кромок, влажные электроды и неравномерная толщина их покрытия. Одиночные поры – это последствие случайных факторов, в частности скачков напряжения в сети, локальных дефектов в электрод ном покрытии, случайного увеличения длины дуги.

Очаги (скопления) пор формируются при нарушении режима сварки, применении электродов с некачественным покрытием или загрязненности кромок.

Меры предотвращения пористости содержатся в уже названных причинах, хотя есть и другие. Например, использование обратной полярности при работе на постоянном токе, снижение температуры расплавленного металла сварочной ванны, устранение неметаллических включений в металле и др.

8. Трещины (рис. 99), которые представляют собой наиболее опасные дефекты швов. Они могут быть продольными или поперечными и возникать как в наплавленном, так и в основном металле.

Трещины образуются, когда в металле формируются напряжения в результате неравномерного нагревания и охлаждения, когда происходят усадка и изменения величины зерен металла и их расположения; когда сварка ведется при низкой температуре; когда соединяются в жестко зафиксированных изделиях или конструкциях конструкционные и легированные стали и проч. Трещины подлежат обязательному устранению: их вырубают и повторно заваривают.

Рис. 99. Трещины: а – в наплавленном металле шва; б – в зоне термического влияния

К группе внутренних дефектов относятся следующие:

1. Трещины. Причины их появления и способы ликвидации такие же, что и при образовании и устранении наружных трещин.

2. Непровары корня шва и кромки (рис. 100). Это серьезный дефект, который выглядит как несплавление электродного металла с основным.

Помимо того, что в зоне непровара прочность шва резко ухудшается, здесь образуются очаги напряжения, снижающие сопротивляемость шва внешним нагрузкам при эксплуатации изделия или конструкции.

 Рис. 100. Непровар: а – корня сварного шва; б – кромки

Причины непровара различны, среди них могут быть недостаточный ток, низкая мощность горелки, несоответствующий прогрев металла при ускоренном манипулировании электродом или горелкой, проникновение в шов шлака или пленки окислов, малый угол скоса кромок, некачественная подготовка кромок к сварке.

Как и в предыдущем случае, непровар аккуратно вырубают, после чего снова заваривают дефектный участок, предварительно выяснив причину непровара;

3. Поры, возникающие при поглощении жидким металлом газов, которые не успели полностью выделиться в процессе работы.

Другая причина порообразования – выкрашивание каплевидных

включений металла и шлака, поскольку мельчайшие капли металла, покрытые пленкой окислов, попав в сварочную ванну, не сплавляются с металлом шва.

Наличие пор приводит к тому, что шов становится проницаемым и разрушается под воздействием газов и жидкостей.

Поры подлежат вырубанию и повторному завариванию, а при газовой сварке – проковке.

4. Шлаковые включения, проникающие в металл при ведении сварки длинной дугой и окислительным пламенем.

Как и поры, они негативно отражаются на сечении шва, снижая его прочность.

Чтобы обеспечить высокое качество и прочность сварных соединений, весь технологический процесс сварки необходимо тщательно отслеживать.

Причем делать это нужно на всех этапах, включая:

✓ предварительный контроль, подразумевающий проверку сварочных материалов (флюсов, электродов, проволоки и проч.), оборудования, инструментов и др.;

✓ операционный контроль, во время которого определяются подготовленность изделий под сварку, ее соответствие стандартам и техническим условиям, качество присадок и состояние

контрольно-измерительной аппаратуры, а также контролируются режимы сварки и соблюдение технологии наложения сварных швов;

✓ контроль уже готовых соединений, который осуществляется после завершения сварочных работ или термической обработки изделия.

Методы контроля выполненных соединений и швов бывают разрушающими и неразрушающими. Они указаны в ГОС Тах и классифицируются на несколько видов:

1) внешний контроль, с помощью которого обнаруживаются наружные дефекты сварных швов (подрезы, трещины, неравномерность швов по высоте и ширине, поры, непровар корня шва и др.). Для этого прибегают к визуальному осмотру, который может

проводить с применением лупы с десяти– или двадцатикратным увеличением (при этом можно заметить волосяные трещины и мельчайшие поры) или без нее. Для проверки размеров сварных швов используют шаблоны и универсальный измерительный инструмент;

2) металлографические исследования, для проведения которых в шве и основном металле просверливают отверстие, которое в течение 1–3 минут обрабатывают 10 %-ным раствором двойной соли хлорной меди и аммония. После удаления осадка меди поверхность осматривают на предмет наличия внутренних дефектов и определяют качество провара. Для особо ответственных сварных конструкций предназначена проверка микро– и макрошлифов, вырезанных

из сварного соединения. На основании полученных результатов делается вывод о правильности примененного режима сварки;

3) химический анализ, целью которого является установление состава основного и наплавленного металла и его соответствия техническим условиям;

4) механические испытания, которые проводятся на образцах, специально изготовленных или вырезанных из соединения, и должны определить предел прочности на растяжение (образец тестируют с помощью разрывной машины), ударную вязкость (образец со специально проделанным надрезом разрушают путем нанесения ударов: чем больше будет работа, потребовавшаяся для этого, тем данный параметр выше) и угол загиба (образец помещают на две опоры и изгибают под прессом, по углу возникшей трещины судят о пластичности металла: наилучшим считается шов, угол загиба которого составляет 180°);

5) рентгенодефектоскопия, в основе которой лежит явление поглощения веществами рентгеновских лучей. Их направляют на шов, подложив под него фотопленку. Дефектные участки обнаруживают по способности пропускать лучи с меньшим поглощением, чем основной металл. На проявленной пленке контуры дефектов отчетливо видны;

6) гамма-дефектоскопия, основанная на принципе различного поглощения гамма-лучей разными веществами. В результате анализа получают теневой снимок сварного шва;

7) магнитографический контроль, основанный на исследовании магнитных полей рассеяния на намагниченном изделии. Разработаны разные методы контроля, например магнитно-порошковый, индукционный, магнитографический и проч. Первый из них наиболее простой и заключается в том, что намагниченное изделие покрывают магнитным порошком или специальной суспензией. По качественно выполненному шву состав распределяется равномерно, а при наличии дефектов он скапливается по краям пор, трещин и т. д.;

8) ультразвуковые исследования, при проведении которых ультразвуковые колебания проникают вглубь металла и отражаются от дефектных участков, например от неметаллических включений. Особый прибор, применяемый для анализа такого рода, называется дефектоскопом;

9) проверка на герметичность, осуществляемая разными методами и подразделяющаяся на испытания:

✓ керосином. Им покрывают внутреннюю поверхность емкости, рассчитанной на работу без повышенного давления. Затем сварные швы смачивают водным раствором мела. Если в них имеются поры, трещины и другие сквозные дефекты, то керосин, просочившись сквозь них, обозначит эти места выступившими пятнами;