Время работы:

ПН-ПТ 09:00 - 17:00

close
Мы угадали?
close
Выберите ваш регион
Новомосковск Новороссийск Новосибирск Новотроицк Новоуральск Новочебоксарск Новочеркасск Новошахтинск Ногинск Норильск Обнинск Обь Одинцово Озерск Октябрьский Омск Орел Оренбург Орехово-Зуево Орск Острогожск Отрадный Павлово Павловский Посад Пенза Первоуральск Переславль-Залесский Пермь Петрозаводск Петропавловск-Камчатский Подольск Полевской Прокопьевск Протвино Псков Пугачев Пушкино Пятигорск Раменское Рассказово Ревда Реутов Ржев Рославль Россошь Ростов Ростов-на-Дону Ртищево Рубцовск Рузаевка Рыбинск Рязань Салават Самара Санкт-Петербург Саранск Сарапул Саратов Саров Сасово Сафоново Светлоград Северодвинск Северск Сергиев Посад Серов Серпухов Сертолово Сибай Симферополь Славянск-на-Кубани Смоленск Снежинск Соликамск Солнечногорск Сорочинск Сосновый Бор Сочи Ставрополь Старая Русса
Каталог товаров

Пять причин возникновения дефектов сварных швов.

Пять причин возникновения дефектов сварных швов. Как их избежать?

Брак при выполнении сварочных работ может быть связан с дефектами сварки, например, трещинами или вкраплениями, но существует целый ряд других причин, из-за которых возникают проблемы.
В любом случае, возникает потенциальная опасность катастрофы, если ошибка была допущена на несущей конструкции. Очевидно, целью должно стать выявление и предотвращение возможного брака ещё до приёмки готового изделия, чтобы избежать порчи имущества или получения травм.
Безусловно, главная причина борьбы за качество сварки – это безопасность, но необходимо также помнить о потере производительности и росте затрат при повторной обработке некачественных сварных швов – Рис.1. На исправление брака может уйти много времени, особенно на длинных швах или многопроходной сварке на толстых участках.

2019-10-22_14-11-45.png

Рис.1

Понимание основных причин брака и возможностей его недопущения помогут операторам обеспечить высокий уровень качества и эффективности сварочных работ.

Причина 1: неподходящая деталь или непродуманное проектное решение

Недостаточный размер сварного шва - из-за ошибок проектирования или неправильного представления о конструкции детали - может привести к браку. Сварной шов меньшего размера не сможет выдержать проектную нагрузку в статической конструкции. Слишком узкий или короткий сварной шов может разойтись при растяжении, сжатии, изгибе или кручении.

Если на сварной шов будет действовать циклическая нагрузка, рекомендуется использовать присадочный металл с повышенной ударной вязкостью и пластичностью.
При сварке в стеснённых условиях критическое значение имеет соблюдение требуемых размеров сварного шва, иначе могут появиться трещины. Оптимальное соотношение глубины и ширины сварных швов снижает вероятность растрескивания. Соблюдение оптимальных параметров обеспечит получение адекватного профиля и снизит риск растрескивания сварного шва в стеснённом соединении.

Коэффициент безопасности (FoS – Factor of Safety) является важнейшей переменной на этапе проектирования, поскольку он связывает максимальное предполагаемое и допускаемое напряжение для сварного соединения и гарантирует, что полученная конструкция сможет выдержать нагрузки выше предполагаемых. Причиной разрушения швов может быть неправильное определение максимального предполагаемого напряжения или слишком низкий коэффициент безопасности; инженеру также следует по возможности учесть варианты использования конструкции не по назначению.
Обычно для сварного шва стараются подобрать присадочный металл с соответствующей прочностью, которая зависит от области применения изделия и основного металла сварки. Для эксплуатации в определенных критических условиях выбирают присадочный металл с повышенной прочностью по сравнению с основным. В других случаях, напротив, выбирают присадочный металл с пониженной прочностью, так как он способен увеличить усталостную долговечность и облегчить свариваемость изделия.

Кроме прочности, при проектировании сварных соединений следует обязательно учитывать химический состав материалов, чтобы достичь хорошей свариваемости и заданных свойств сварного шва.

Причина 2: плохо организованная процедура сварки

Небрежное выполнение предписаний процедуры сварки или разработка неадекватной процедуры является ещё одним фактором, способствующим браку при сварке. Не забывайте правильно использовать предварительный нагрев и контролировать температуру между проходами. Качественно разработанные процедуры с соответствующим предварительным нагревом и промежуточной температурой позволяют замедлять скорость охлаждения основного материала и наплавленного сварного шва. В результате снижается риск образования холодных трещин и водородной хрупкости при сварке углеродистых и низколегированных сталей или аналогичных материалов.

При разработке процедуры сварки начните с изучения технических характеристик присадочного металла и рекомендаций по параметрам сварки. Каждый присадочный металл имеет уникальные характеристики, и параметры сварки должны быть индивидуальными - Рис. 2. Правильные диапазоны параметров процесса сварки обеспечивают стабильное качество и надёжность сварных швов. Кроме того, рекомендуется провести ряд дополнительных испытаний, например, резку и травление, изгиб, растяжение и разрыв, чтобы обеспечить качество сварного шва. Используемые стандарты сварки включают процедуры проверки надлежащего качества сварочных работ.

1111.jpg

Рис.2

Всегда проверяйте соответствие полярности сварки разработанным процедурам и спецификациям присадочного металла. Защитный газ является ещё одним важным фактором, который напрямую влияет на качество и общие характеристики сварного шва.

Более высокое содержание аргона в смеси защитных газов увеличивает прочность, но снижает пластичность, а большее количество углекислого газа снижает прочность и увеличивает пластичность. Всегда проверяйте, чтобы состав защитного газа находился в диапазоне, рекомендованном производителем присадочного металла.

Причина 3: рост напряжений

Повышенные напряжения возникают из-за неудачных конструктивных решений или неадекватных процедур или плохой техники сварки. В результате в сварном шве возникают дефекты или неоднородности, которые повышают напряжения и могут привести к браку в виде разрушения, разрыва или растрескивания.

Существует несколько причин для роста напряжений и соответствующие варианты их предотвращения.

  • Возникновение пор из-за того, что газ застревает в сварном шве во время затвердевания, что обычно связано с неправильным экранированием действия окружающей среды / атмосферы при выполнении работ. Защитный газ также может попасть в ловушку и образовывать поры. Проблему решают надлежащей подготовкой детали и удалением влаги с поверхности, предназначенной для сварки. Также необходимо организовать оптимальное покрытие зоны защитным газом (учитывая скорость потока, углы, устройство газового баллона и системы герметизации) и достаточный предварительный нагрев.
  • Горячие трещины обычно возникают вдоль сварного шва при высоких температурах (более 538 градусов Цельсия) практически сразу после охлаждения. Они появляются в виде сегрегационного растрескивания, связанного с тем, что материалы с низкими температурами плавления собираются в центре сварного шва при его затвердевании. Чтобы предотвратить появление горячих трещин, необходимо тщательно сопоставлять свойства присадочного металла и основного материала, обеспечивать правильную конструкцию стыка и следовать всем процедурам сварки. Предварительный нагрев и промежуточный температурный контроль также очень важны.
  • Холодные трещины обычно возникают при температуре ниже 315 градусов Цельсия и могут оставаться незаметными в первые часы и сутки затвердевания шва. Они образуются в зоне воздействия водорода или в зоне термического влияния (ЗТВ). Использование присадок с низким содержанием водорода и предварительный нагрев основного материала являются хорошей защитой от этого дефекта.
  • Подрез обычно формируется из-за большого напряжения и неправильного угла перемещения. Причиной недостаточного заполнения обычно является слишком высокая скорость движения при заданной скорости наплавки. Проблему можно решить, уменьшив скорость движения для достаточного заполнения и используя правильные углы для снижения напряжений. Увеличение диаметра проволоки также поможет одновременно увеличить скорость перемещения и сохранить правильность расположения слоёв и достаточность заполнения.
  • Включения создаются в сварном шве посторонними материалами. Заусенцы на основном материале или шлак от электрода при дуговой сварке в защитном газе (SMAW – shielded metal arc welding) или дуговой сварке порошковой проволокой (FCAW - flux-cored arc welding) могут превратиться во включения. Предотвратить их появление можно, правильно очистив основной материал и используя технику протягивания, при которой шлак не попадает в сварочную ванну.

Причина 4: плохая техника выполнения сварных швов

Плохая техника сварки может быть связана с недостатками обучения, отсутствием опыта у новичков или вредными привычками, приобретёнными более опытными сварщиками в процессе работы. - Рис. 3. В любом случае плохая техника влияет на качество сварки и может привести к браку.
Использование правильных рабочих углов и углов перемещения - важная мера для предотвращения таких дефектов, как подрез или неправильные размеры шва. Данные углы различны для разных присадочных металлов. Рабочий угол характеризует расположение сварочного пистолета или электрода относительно вертикали сварного соединения.

2019-10-22_14-20-03.png

Рис.3

Угол перемещения описывает расположение металлического наполнителя относительно сварочной ванны и направления движения. Как упоминалось выше, техника протягивания важна при сварке Электродом или проволокой FCAW, чтобы не дать шлакам попасть в шов. Для твёрдых проволок или проволок с металлическим сердечником, которые не производят шлак, обычно рекомендуется использовать технику удара или проталкивания.

Расстояние между электродом и рабочей поверхностью (CTWD - contact-tip-to-work-distance) - ещё один фактор, который сварщик должен учесть, чтобы не допустить плохого качества и возможного брака. CTWD увеличивает или уменьшает силу тока при постоянном напряжении (CV – constant voltage) и изменяет напряжение при постоянном токе (CC – constant current). Слишком большое CTWD может вызвать падение силы тока, неполное проникновение и / или потерю защитного газа. Когда CTWD слишком мало, при использовании Порошковой проволоки с флюсом могут появиться поры или продольные трещины. CTWD зависит от используемого присадочного металла. Например, для проволоки FCAW E70T-1 / E71T-1 с газовой защитой CTWD обычно находится в интервале от 1,3 см до 2,54 см, в зависимости от диаметра проволоки (чем больше диаметр, тем больше CTWD). Для самозащитной проволоки FC71 E71T-8 CTWD может достигать 3,81 см.

Правильная скорость перемещения также важна, так как она существенно влияет на размер сварного шва и форму валика. Слишком быстрое перемещение приводит к образованию тонкого, невысокого и вязкого сварного шва с недостаточной прочностью; слишком медленное движение может привести к неполному проникновению и формированию крупного плоского сварного шва.

Причина 5: ошибки при осмотре и испытаниях

Не все виды сварки требуют испытаний сварного шва, разработки правил или стандартов; но, если это необходимо, стандарты обеспечивают надежную и проверенную систему организации сварочных работ и инструкций для сварщиков, направленных на обеспечение надлежащего качества сварки.
Всегда используйте утверждённые стандартами методы испытаний при разработке новых процедур, уделяя особое внимание соответствию количества и типа испытаний механическим и химическим свойствам и / или неразрушающему контролю. Материалы изделий и конструкций, критичность и особенности их эксплуатации, является факторами, определяющими строгость подходов к испытаниям. Стандарт устанавливает критерии оценки для сварных швов, изготовленных в производственных условиях, с использованием испытаний на проникновение (PT), испытаний магнитными частицами (MP), радиографических испытаний (RT) и / или ультразвуковых испытаний (UT).

Следуйте утвержденным в стандарте критериям проверки, чтобы убедиться, что сварные швы соответствуют заданному размеру и форме, и неоднородности не превышают допустимых норм. Стандарты определяют допустимые параметры для неоднородностей - например, для пор, - когда они становятся дефектом, который необходимо переделать.

Осмотр сварного шва - как минимум, визуальный, - должен систематически проводиться во всех случаях, даже если они не регулируются правилами и стандартами. Будьте последовательны и критичны к качеству сварного шва и сделайте осмотр приоритетной процедурой системы контроля качества сварки.

Обобщим всё сказанное:

Создание и внедрение системы контроля качества сварочных работ, а также организация обучения являются ключевыми мероприятиями для предотвращения брака при выполнении операций, как новичками, так и опытными сварщиками. Никогда не помешает пройти курсы повышения квалификации по основам сварки или овладеть методами, помогающими выработать хорошие привычки и получать положительные результаты. Это принесёт пользу на всех этапах сварочных работ с точки зрения улучшения качества, производительности и экономии затрат.