Короткі теоретичні відомості. В процесі утворення зварних з'єднань в металі шва та зону термічного впливу можуть виникати різні відхилення від встановлених норм і технічних вимог

В процесі утворення зварних з'єднань в металі шва та зону термічного впливу можуть виникати різні відхилення від встановлених норм і технічних вимог, що призводять до погіршення працездатності зварних конструкцій, зниженню їх експлуатаційної надійності, погіршення зовнішнього вигляду виробу. Такі відхилення називають дефектами. Дефекти зварних з'єднань розрізняють з причин виникнення та місцем їх розташування (зовнішні і внутрішні). Залежно від причин виникнення їх можна розділити на дві групи. До першої групи відносяться дефекти, пов'язані з металургійними і тепловими явищами, що відбуваються в процесі утворення, формування і кристалізації зварювальної ванни і охолодження зварного з'єднання (гарячі і холодні тріщини в металі шва і навколошовной зоні, пори, шлакові включення, несприятливі зміни властивостей металу шва і зони термічного впливу). До другої групи дефектів, які називають дефектами формування швів, відносять дефекти, походження яких пов'язане в основному з порушенням режиму зварювання, неправильної підготовкою та складанням елементів конструкції під зварювання, несправністю устаткування, недостатньою кваліфікацією зварника та іншими порушеннями технологічного процесу. До дефектів цієї групи відносяться невідповідності швів розрахунковим розмірами, непровари, підрізи, прожогом, напливи, незаварені кратери. Види дефектів наведено на рис. 3-1. Дефектами форми і розмірів зварних швів є їх неповномірного, нерівномірні ширина і висота, горбистість, сідловини, перетяжки.

Ці дефекти знижують міцність та погіршують зовнішній вигляд шва. Причини їх виникнення при механізованих способах зварювання – коливання напруги в мережі, прослизання дроту в подаючих роликах, нерівномірна швидкість зварювання через люфтів в механізмі переміщення зварювального автомата, неправильний кут нахилу електрода, протікання рідкого металу в зазори, їх нерівномірність по довжині стику. Дефекти форми і розмірів швів опосередковано вказують на можливість утворення внутрішніх дефектів у шві.

Рисуное 3.1 – Види дефектів зварних швів:

а – ослаблення шва; б – нерівномірність ширини; в – наплив; г – підріз; д – непровар; е – тріщини і пори; ж – внутрішні тріщини і пори; з – внутрішній непровар; и – шлакові включення

Напливи. Утворюються в результаті натікання рідкого металу на поверхню холодного основного металу без сплаву з ним. Вони можуть бути місцевими – у вигляді окремих застиглих крапель, а також мати значну протяжність уздовж шва. Найчастіше напливи утворюються при виконанні горизонтальних зварних швів на вертикальній площині. Причини утворення напливів - великий зварювальний струм, занадто довга дуга, неправильний нахил електрода, великий кут нахилу виробу при зварюванні на спуск. При виконанні кільцевих швів напливи утворюються при недостатньому або зайвому зсуві електрода з зеніту. У місцях напливів часто можуть виявлятися непровари, тріщини та ін

Підрізи. Представляють собою довгасті поглиблення (канавки), що утворилися в основному металі уздовж краю шва. Вони виникають в результаті великого зварювального струму і довгою дуги. Основною причиною підрізів при виконанні кутових швів є зміщення електрода у бік вертикальної стінки. Це викликає значний розігрів металу вертикальної стінки і його стікання при оплавленні на горизонтальну стінку. Підрізи призводять до ослаблення перерізу зварного з'єднання і концентрації в ньому напруг, що може стати причиною руйнування.

Пропали. Це наскрізні отвори в шві, утворені в результаті витікання частини металу ванни. Причинами їх утворення можуть бути великий зазор між зварюються кромками, недостатнє притуплення крайок, надмірний зварювальний струм, недостатня швидкість зварювання. Найбільш часто прожоги утворюються при зварюванні тонкого металу і виконанні першого проходу багатошарового шва. Прожоги можуть також утворюватися в результаті недостатньо щільного підбирання зварювальної підкладки або флюсової подушки.

Непровари. Непроваром називають місцеве несплавлення кромок основного металу або несплавлення між собою окремих валиків при багатошаровому зварюванні. Непровари зменшують перетин шва і викликають концентрацію напружень у з'єднанні, що може різко знизити міцність конструкції. Причини утворення непроварів – погана зачистка металу від окалини, іржі та забруднення, малий зазор при складанні, велике притуплення, малий кут скосу кромок, недостатній зварювальний струм, велика швидкість зварювання, зсув електрода від центру стику. Непровари вище допустимої величини підлягають видаленню і подальшої заварці.

Тріщини. Також як і непровари, є найбільш небезпечними дефектами зварних швів. Вони можуть виникати як в самому шві, так і в навколошовной зоні і розташовуватися уздовж або поперек шва. За своїми розмірами тріщини можуть бути макро- і мікроскопічними. На утворення тріщин впливає підвищений вміст вуглецю, а також домішки сірки і фосфору.

Шлакові включення. Представляють собою вкраплення шлаку в шві, утворюються в результаті поганої зачистки крайок деталей і поверхні зварювального дроту від оксидів і забруднень. Вони виникають при зварюванні довгою дугою, недостатньому зварювальному струмі і надмірно великій швидкості зварювання, а при багатошаровому зварюванні - недостатньою зачистці шлаків з попередніх шарів. Шлакові включення послаблюють перетин шва і його міцність.

Газові пори. З'являються в зварних швах при недостатній повноті видалення газів при кристалізації металу шва. Причини пір - підвищений вміст вуглецю при зварюванні сталей, забруднення на кромках, використання вологих флюсів, захисних газів, висока швидкість зварювання, неправильний вибір присадного дроту. Пори можуть розташовуватися в шві окремими групами, у вигляді ланцюжків або одиничних пустот. Іноді вони виходять на поверхню шва у вигляді воронкоподібних заглиблень, утворюючи так звані свищі. Пори також послаблюють перетин шва і його міцність, наскрізні пори призводять до порушення герметичності з'єднань.