Лекция № Тема Дефекты сварных соединений. Лекция Тема Дефекты сварных соединений Факторы, влияющие на качество сварных соединений. Виды дефектов сварных швов
 Скачать 30.11 Kb.
|
|
userdocs.ru Лекция № Тема 7.1. Дефекты сварных соединений 1.Факторы, влияющие на качество сварных соединений. 2.Виды дефектов сварных швов. 3.Способы устранения дефектов сварных швов. 1.Факторы, влияющие на качество сварных соединений. Причинами возникновения дефектов в сварных швах могут быть: -наличие вредных примесей выше нормы в основном металле и в компонентах покрытия или флюса; -нарушение режима сварки (малый или слишком большой ток); -нарушение технологии, т. е. порядка сварки швов; -увеличение длины дуги, состав и толщина слоя шлакового покрытия, большая плотность расплавленного шлака, сварка электродами с покрытиями, содержащими влагу, плохая защита сварочной ванны, сварка по окисленной поверхности и др. Может быть, одновременно несколько причин возникновения дефектов. ^ 2.Виды дефектов сварных швов. Дефекты сварных соединений Основные сварочные термины Стандартизированные ГОСТ 2601-84 термины, обязательные для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе. (Курсивом выделены недопустимые термины-синонимы и приведены в качестве справочных) Термины по ГОСТ Р ИСО 17659-2009 (выделены темно-синим цветом) ^ ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Брызги металла Вогнутость корня шва Газовое включение Микротрещина . Микротрещина сварного соединения Наплыв . Наплыв на сварном соединении . Непровар Поверхностное окисление . Поверхностное окисление сварного соединения . Подрез . Подрез зоны сплавления . Поперечная трещина . Поперечная трещина сварного соединения . Пора . Пора в сварном шве . Продольная трещина . Продольная трещина сварного соединения . Прожог. Прожог сварного шва Разветвленная трещина . Разветвленная трещина сварного соединения Свищ . Свищ в сварном шве . Смещение кромок . Смещение сваренных кромок . Стек Трещина . Трещина сварного соединения Усадочная раковина . Усадочная раковина сварного шва Цепочка пор . Цепочка пор в сварном шве Шлаковое включение . Шлаковое включение сварного шва Наиболее известной является классификация дефектов, рекомендованная межгосударственным стандартом ^ ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначения и определения». Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп: трещины; полости, поры, свищи, усадочные раковины, кратеры; твердые включения; несплавления и непровары; нарушения формы шва – подрезы, усадочные канавки, превышения выпуклости, превышения проплава, наплавы, смещения, натеки, прожоги и др.; прочие дефекты. Каждому типу дефекта соответствует цифровое обозначение, а также возможно буквенное обозначение, рекомендованное международным институтом сварки (МИС). Дефекты сварных соединений различаются по причинам образования и по месту расположения (наружные и внутренние). В зависимости от причин возникновения их можно разделить на две группы. К первой группе относятся дефекты, связанные с металлургическими, термическими и гидродинамическими явлениями, происходящими в процессе образования, формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварного соединения. Это кристаллизационные и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые каналы, флокены, зоны несплавления, утяжины, отклонения от необходимых прочностных и пластических свойств металла шва и сварного соединения, а также неблагоприятные изменения свойств металла околошовной зоны. Ко второй группе дефектов, которую назовем дефектами формирования шва, относятся непровары, подрезы, наплывы, прожоги, кратеры, несимметричность расположения угловых швов, уменьшение размеров швов и др. Возникновение подобных дефектов обычно обусловлено неправильным технологическим процессом, нарушением режимов сварки, неисправностью оборудования, низкой квалификацией исполнителей, некачественной подготовкой и сборкой под сварку элементов конструкции, неточным расположением конца электродов по отношению к свариваемым кромкам, недоступностью места сварки и возникающим из-за этого неудобством выполнения сварочных манипуляций, а также другими причинами, связанными с культурой производства. ^ Кристаллизационными трещинами, горячими или холодными (ГТ, ХТ), называют макроскопические и микроскопические несплошности, имеющие характер надреза и зарождающиеся в процессе первичной кристаллизации металла сварного шва. В зависимости от ориентации по отношению к оси шва кристаллизационные трещины бывают продольными и поперечными (см. рис. 1). Продольные трещины могут располагаться по оси шва в месте стыка столбчатых кристаллитов или между соседними кристаллитами, поперечные трещины – между соседними кристаллитами. Иногда наблюдаются дефекты, являющиеся комбинацией продольных и поперечных трещин.  Рисунок 2 – Кристаллизационные трещины в металле шва: а – продольная; б – поперечная; в — продольная и поперечные Трещины в подавляющем большинстве случаев являются недопустимым дефектом, так как служат причиной хрупкого, усталостного и коррозионного разрушения конструкции или детали в процессе изготовления или эксплуатации. Кристаллизационные трещины являются одним из основных видов брака при сварке. При разработке технологии сварки следует учитывать, что стойкость металла шва против кристаллизационных трещин (технологическая прочность металла шва) зависит от следующих факторов: • величины и скорости нарастания действующих в процессе кристаллизации металла шва растягивающих напряжений; • химического состава металла шва, определяющего свойства его в период кристаллизации и длительность пребывания в состоянии, характеризуемом пониженной пластичностью; • формы сварочной ванны, определяющей направление роста столбчатых кристаллитов, характер их смыкания между собой, расположение межкристаллитных участков по отношению к растягивающим напряжениям и характер изменения пластической деформации. Образование трещин в начале и конце шва обусловлено тем, что нежесткие выводные планки не могут удержать концы листов от расхождения. Радикальной мерой предотвращения таких трещин является надежное закрепление концов свариваемых деталей в приспособлении или увеличение жесткости выводных планок. ^ Влияние химического состава металла шва на качество сварного соединения . Химический состав металла шва оказывает первостепенное влияние на его стойкость против кристаллизационных трещин. Все элементы, входящие в состав металла шва, условно могут быть отнесены к трем основным группам. Первая группа – элементы, присутствие которых снижает стойкость металла шва против кристаллизационных трещин. Такие элементы принято называть вредными. Вторая группа – элементы, которые в зависимости от их сочетания и концентрации оказывают положительное (полезные примеси) или отрицательное (вредные примеси) влияние на стойкость металла шва против кристаллизационных трещин. Третья группа – элементы, присутствие которых не оказывает влияния на стойкость металла шва против кристаллизационных трещин. Сера – вредная примесь. Повышение содержания серы в металле шва резко снижает его стойкость против кристаллизационных трещин. Сера практически нерастворима в твердом железе, а поэтому находится в швах на стали в виде неметаллических сульфидных включений. Содержание серы в конструкционных сталях не должно превышать 0,05 %, а обычно составляет 0,03–0,04%. Фосфор часто оказывает вредное влияние на стойкость металла шва против кристаллизационных трещин и приводит к резкому снижению ударной вязкости металла, особенно при пониженных температурах. Фосфор попадает в металл шва из основного и электродного металлов и из материалов, входящих в состав покрытий и флюсов. В конструкционных углеродистых сталях содержание фосфора допускается не более 0,055%, а в легированных сталях – не более 0,03%. Согласно ГОСТ 2246–70 содержание фосфора в сварочной проволоке не должно превышать 0,04%. В электродное покрытие и флюс фосфор попадает в основном с марганцевой рудой. Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства металла шва, его прочность и поведение при эксплуатации. Вместе с тем углерод оказывает резко отрицательное влияние на стойкость металла шва против кристаллизационных трещин. Кремний способствует образованию кристаллизационных трещин в швах на углеродистых сталях. Оптимальное содержание кремния зависит от способа сварки, типа шва и состава основного металла и при сварке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей колеблется в пределах 0,15–0,6%. Никель при небольших концентрациях в металле шва не оказывает влияния на стойкость его против возникновения кристаллизационных трещин. Никель является ценным легирующим элементом. Растворяясь в феррите, он повышает прочность и ударную вязкость металла шва при обычных и пониженных температурах при сохранении высокой пластичности. Марганец уменьшает вредное влияние серы, повышая стойкость шва на углеродистых, низколегированных и хромоникелевых аустенитных сталях против образования кристаллизационных трещин. Марганец является постоянной составляющей стали, и, растворяясь в феррите, он повышает его прочность. Марганец поступает в металл шва из основного и дополнительного металлов, а также из материалов, входящих в состав покрытия или флюса. ^ Хром, подобно марганцу, уменьшает вредное влияние серы, повышая стойкость швов против образования кристаллизационных трещин. Кислород повышает стойкость швов против образования кристаллизационных трещин, вызываемых серой. Вместе с тем повышение содержания кислорода снижает ударную вязкость металла шва на углеродистых и низколегированных конструкционных сталях и уменьшает пластичность аустенитных швов. ^ Поры в сварных соединениях. Порами называют заполненные газом полости в швах, имеющие округлую, вытянутую или более сложную форму. Они возникают при первичной кристаллизации металла сварочной ванны в результате выделения газов. При дуговой сварке поры выходят или не выходят на поверхность шва, располагаются цепочкой по оси шва или отдельными группами. Поры, выходящие на поверхность шва, иногда называют свищами. Наличие пор при всех условиях нежелательно. Основной причиной возникновения пор при сварке стали являются водород, азот и окись углерода. ^ Шлаковые каналы и шлаковые включения. Дефект представляет собой заполненную шлаком (Ш) несплошности. Канал, как правило, не выходит на поверхность шва. Шлаковыми включениями называют видимые невооруженным глазом округлые или вытянутые включения шлака, расположенные в металле шва, как у границы сплавления, так и между отдельными слоями или в вершине провара. Шлаковые включения относятся к внутренним дефектам шва. Участки шва, где их величина превышает допускаемую техническими условиями на данный вид продукции, вырубают и заваривают заново. Непровары. Непроваром называют местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между металлом шва и основным металлом или отдельными слоями при многослойном шве. Участки шва с непроваром, как правило, должны быть удалены и заварены заново. При сварке металлов образуется большое количество и других, менее распространенных дефектов, таких как зоны несплавления, утяжины, подрезы, прожоги, ожоги, наплывы, кратеры и т.п. ^ 3.Способы устранения дефектов сварных швов. Крупные трещины в швах ликвидируют путем их заварки. Предварительно сверлят сквозные отверстия на расстоянии 40—50 мм от каждого конца трещины, чтобы предупредить ее дальнейшее распространение. Затем пневматическим зубилом, газовым резаком для поверхностной резки или воздушно-дуговым резаком производят V- или Х-образную разделку трещины, зачищают ее кромки от шлака и заваривают обратно-ступенчатым способом (рис. 2). Иногда перед сваркой металл в конце трещины нагревают газовой горелкой до температуры 150—200°С с тем, чтобы шов и нагретые участки остывали одновременно. Это позволяет избежать появления остаточных напряжений на концах шва. Швы с внутренними мелкими трещинами, непроварами, газовыми и шлаковыми включениями полностью вырубают или выплавляют и заваривают вновь. Аналогичным образом поступают с пережженными участками. В сварных конструкциях, изготовленных из углеродистых сталей, применяют как выплавку, так и вырубку швов; в конструкциях же из легированных сталей швы можно только вырубать, так как при выплавке происходит изменение структуры и свойств основного металла.  Рис. 2. Схема исправления сварного соединения с трещиной 1 — места подогрева; 2 — засверленные отверстия; 3 — разделка кромок трещины; 4 — трещина; I, II, III, IV — последовательность заварки Неполномерность шва устраняют наплавкой дополнительных слоев, а подрезы заваривают тонкими валиковыми швами. Наплавы, натеки, а также чрезмерное усиление шва (лишний металл в сечении шва) удаляют пневматическим зубилом или абразивным инструментом. При перегреве металла выполняют соответствующую термическую обработку. |