Дефекты сварных соединений: виды, способы контроля и устранения

Сварные конструкции из металла сейчас находят применение в самых областях. Но иногда во время работ по сварке отдельных элементов в единую конструкцию появляются разного рода дефекты в сварных швах и соединениях. Подобные дефекты крайне отрицательно влияют на то, насколько прочной и безопасной в использовании является сваренная конструкция.

Что представляют собой дефекты сварных соединений?

Все нормативные параметры и характеристики сварных швов прописаны в ГОСтах. Но важно помнить, что для каждого из используемых сейчас типов сварки актуален свой, отдельный ГОСТ. Дефектами сварочных швов называют любые, даже самые мелкие, отклонения от прописанных в ГОСТах нормативных значений и показателей. В основном дефекты появляются во время осуществления сварки. Но порою дефекты в сварочных швах могут появиться и как следствие того, что соединительные элементы подготовлены к работе без учёта требований или того, что конструкция собрана неверно.

Типы дефектов сварочных швов

Все дефекты сварочных швов, которые могут повлиять на прочность всей конструкции, можно разделить на насколько видов. Основные типы дефектов сварных соединений сводятся к трём группам:

• Наружные дефекты. К ним причисляют неравномерные форму стыков, наплывы, трещины, прожог металла, подрезы швов, кратеры. Подобные дефекты возникают только на поверхности конструкции. Выявить их поможет даже простой визуальный осмотр.
• Внутренние дефекты. В первую очередь, к этой группе относят низкое качество сплавления металла, пористость, трещины, сторонние включения (оксиды, шлаки и не относящиеся к металлам). Подобные дефекты появляются только во внутренней части швов.
• Сквозные дефекты. К ним причисляют трещины, подрезы, прожиги и прочие дефекты, берущие начало изнутри и проходящую сквозь шов наружу.

Абсолютно любые дефекты сварочных швов, независимо от классификации, являются опасными и серьёзными проблемами. Их необходимо устранять сразу после выявления. Вдвойне опасны дефекты сварочных швов в элементах, которые входят с состав несущих конструкций здания, рассчитанных на значительные нагрузки.

Основные параметры и причины возникновения дефектов в сварочных швах

Сейчас всё больше учащаются случаи, когда качество сварочных работ не отвечает никаким актуальным нормативам и требованиям. Классифицируются дефекты сварных соединений согласно параметрам, указанным в ГОСТ 30242-97. В этом документе прописаны все изъяны, которые могут возникнуть в сварных соединениях. Но основных дефектов, которые чаще всего обнаруживаются в сварочных швах, всего несколько. И именно о них стоит поговорить подробнее.

Трещины сварочных швов

Именно трещины наиболее опасны для сварных соединений. Как следствие появления и разрастания трещин, металлоконструкция может разрушиться, что способно стать причиной настоящей трагедии. Чаще всего трещины появляются, если:

• Стыки швов расположены некорректно.
• Место сварки резко охлаждалось.
• Были неправильно выбраны материалы для сварки.
• Металл кристаллизовался под действием недопустимо высоких температур.

В зависимости от размеров, трещины делятся на микро- и макротрещины. А по месту образования выделяют поперечные, продольные и радиальные трещины. Но, к какому бы виду не относилась выявленная трещина, её обязательно нужно ликвидировать, эксплуатировать конструкцию с таким дефектом недопустимо.

Подрезы

Подрезами называют продольные углубления, которые появляются снаружи шовного валика. При возникновении подреза может резко уменьшится сечение шва и появиться очаг, где недопустимо концентрируется напряжение. Главная причина, по которой могут возникнуть порезы – слишком большой сварочный шов. Чаще всего подрезы можно встретить в проходящих по горизонтали сварочных швах.

Наплывы

Наплывы представляют собой излишки метла, которые натекли на поверхность и не обладают нужным уровнем сплавления. Обычно наплывы появляются там, где свариваются горизонтально стыковые или угловые швы. Самая частая причина появления наплавов – недостаточно прогретый металл, излишек присадочного материала или окалины на кромках.

Прожоги

Прожогами называют проходящие насквозь отверстия, чаще всего появляющиеся, если горячий металл вытекает из сварочной ванны. С другой стороны прожога при этом появляется натёк.

Частая причина появления прожогов – недостаточно быстрое движение электрода по линии сварки. Порою прожоги появляются, если сварочный ток повышается до критических значений. Можно ожидать прожога и если прокладка неплотно прилегает к основному слою металла, или имеет слишком малую толщину. Ещё одна возможная причина появления прожогов – недопустимо большая величина зазора между кромками, которые соединяются.

Непровар

Непроварами называются локальные несплавления между основой и наплавленным материалом. В основном непровары появляются, если сварка ведётся на слишком высокой скорости, на неправильно подготовленных к сварке кромках, при признаках коррозии, окалин или иных загрязнениях на любой из свариваемых поверхностей. Непровары опасны тем, что они способны снизить прочность сварного соединения и всей конструкции в целом.

Кратеры

Кратеры обычно появляются, когда сварочная дуга обрывается в соединительном валике. Тем, где возникают кратеры, резко уменьшается сечение стыка, шов становится менее прочным и надёжным. Ещё одна неочевидная опасность кратеров – вероятность существования в них рыхлостей, которые могут спровоцировать трещины.

Свищи

Свищи представляют собой дефекты, расположенные на поверхности и имеющие вид полости. Главная опасность свищей состоит в том, что они способны сделать соединительные стыки менее прочными и надёжными, часто становятся причинами появления трещин. Свищи могут иметь абсолютно любую форму и появляются с одинаковой частотой и на поверхности, и с внутренней стороны сварочного шва.

Пористость

Поры представляют собой полости, которые заполнены газом и образуются, если внутри металла образуются излишки газа. Частая причина появления пористости - сварка грязных поверхностей, не очищенных должным образом, слишком высокая скорость сварки, или излишки углерода и присадочном материале. Посторонние включения

Такими включениями могут стать оксиды, шлаки, вольфрам и т.д. Чаще всего такие включения появляются, если неправильно выбран режим сварки. Каждое из посторонних включений способно снизить степень прочность шва и всей конструкции в целом. Поэтому бороться с посторонними включениями при их обнаружении и устранять их следует в обязательном порядке.

Почему возникают дефекты сварочных швов?

Любой из дефектов сварочных швов может возникнуть только под действием каких-либо определённых факторов. Главные образом дефекты в сварочных швах возникают, если имеет место быть один из следующих факторов:

• Для сварочных работ использовались расходники ненадлежащего качества.
• При сварочных работах не соблюдались технологии.
• Свариваемый материал был некачественным.
• Для сварочных работ использовалось недостаточно качественное, или даже неисправное оборудование.
• Был неверно выбран режим сварки.
• Сварщик, проводящий работы, не обладал достаточной квалификацией.

Для высокого качества и стойкости к повреждениям готовой конструкции важно соблюдение всех норм при выполнении сварочных работ и проведение сварки только грамотными и опытными специалистами.

Как выявить дефекты сварочных швов?

Чтобы выявить дефекты сварочных швов, специалисты обычно:

• Осматривают швы и обмеряют их стыки.
• Испытывают стыки на предмет их проницаемости.
• Определяют дефекты соединения при помощи специальных приборов.
• Испытывают образцы швов на прочность в лаборатории.

Осматривать швы имеет смысл лишь когда они будут очищены от шлака, металлических брызг и иных посторонних загрязнений. Обязательно следует проверять, какие размеры и формы имеют швы, нет ли в них прожогов, кратеров, трещин, свищей и иных дефектов.

Для выявления дефектов сварных соединений трубопроводов лучше всего использовать испытания непроницаемости. Обычно для испытания непроницаемости сварочные швы:

• Обдуваются или заполняются воздухом.
• Поливаются струёй воды или наполняются водой под давлением.
• Смазывают керосином.

При обнаружении в результате любой из таких проверок дефектов, деталь будет возвращена для дальнейшей обработки.

Как устранить дефекты сварочных швов?

Дефекты могут появиться в любом сварочном шве, независимо от того, как он выполнен – с применением инвертора, полуавтомата, трансформатора или иного оборудования. Дефекты в сварочных швах разделяются на допустимые и недопустимые, критерием для деления служит сложность дефекта и его влияние не возможность дальнейшей эксплуатации конструкции. Разные дефекты требуют разной методики для ликвидации, выбирать подходящий метод нужно, опираясь на разновидность выявленной проблемы. Самые частотные дефекты устранятся по следующим правилам:

• Исправить прожог можно, хорошенько зачистив и тщательно заварив проблемное место.
• Подрезы лучше всего ликвидировать, наплавив на них тонкое соединение по всей линии проблемного участка.
• Для того, чтобы исправить трещину, нужно рассверлить её, вырубить шов в проблемном месте, очистить поверхность от загрязнений и снова заварить, уже учитывая все технологические требования и нормативы.
• Непровары следует удалять, вырезав их и снова сварив проблемный участок.
• Свищи и кратеры для устранения вырезаю до основного металла и снова сваривают участок с дефектом.
• Наплывы можно срезать, но при этом срез обязательно проверяется на предмет того, нет ли на нём непровара.
• Деформации можно ликвидировать термическим или механическим способом.
• Посторонние включения лучше всего устранять, вырезав и заварив проблемное место.

При обнаружении технологических дефектов в сварных соединениях труб, для их устранения важно придерживаться установленных нормативов и технологических требований, используя один из следующих методов:

• Механический способ без заваривания.
• Механический способ с завариванием.
• Механический способ с завариванием места, откуда был выбран проблемный участок.
• Вырезка проблемной части шва. Удаление шва и его выполнение заново.

Проверяя, насколько прочными и герметичными являются газораспределительные сети, важно помнить, что исправление дефектов в них сварочных методом допускается только при условии применения дуговой сварки, газовая варка к применению в этом случае запрещена.

Как контролируются сварные соединения?

Дефекты сварных соединений очень сильно влияют на то, насколько качественной в итоге получается сварная металлоконструкция. Поэтому рекомендуется, завершив сварку, сразу контролировать, насколько качественными получились соединения. Контролируя качество сварочных швов, специалисты обычно в следующем порядке:

• Проверяют марку используемого металла, уточняют, насколько качественными является заготовки и все расходные материалы.
• Контролируют качество сварки, проверяя правильность выбора режима, исправность всего оборудования, осматривая и измеряя швы. Если выявляются какие-либо дефекты, на этой стадии можно тут же удалить их.
• Контролируют готовую конструкцию, проверяя, насколько плотными являются стыки и проводя иные испытания.

В целом, все способы контроля сварочных швов делятся на разрушающие и неразрушающие. Наибольшей популярностью пользуются неразрушающие методы, такие как:

• Визуальный осмотр:
• Дефектоскопия ультразвуком;
• Контроль при помощи магнита;
• Цветная дефектоскопия;
• Радиационная дефектоскопия;
• капиллярная дефектоскопия;
• Контроль того, насколько проницаемы стыки.

При использовании разрушающих методов отобранные образцы испытываются в лабораториях. Такие методы хороши для уточнения параметров сварного шва и участка влияния сварки. Для испытаний в лабораториях используются методы химического анализа, механические и металлографические методы.

Итоги

Сварочный шов обязательно должен отвечать всем актуальным стандартам качества и требованиям. Поэтому на каждом из этапов работы над ним, начиная с моменты, когда будущие поверхности только готовятся к свариванию, и до завершения собственно сварки, нужно строжайше контролировать его качество. Такой постоянный контроль даст возможность не допустить появления серьёзных дефектов в швах, или же быстро их ликвидировать.