|
|
ОглавлениеОсновы теории сварки и резки металлов. Введение Глава 2. Сварные соединения и швы Глава 3. Металлургические процессы при сварке Глава 4. Термическая резка металлов Глава 6. Напряжения и деформации при сварке Глава 7. Свариваемость металла Глава 8. Дефекты сварных соединений Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 8. Дефекты сварных соединений8.1. Основные внутренние и внешние дефекты сварных соединенийДефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. Дефектами могут являться несоответствия формы, размеров, состояния поверхностей, физико-механических свойств, нарушения сплошности деталей. По причинам и времени появления дефекты можно подразделить на технологические, возникшие в процессе изготовления (к ним относятся и дефекты сварочного производства), и эксплуатационные (возникшие в процессе использования изделия). Технологические дефекты могут приводить к появлению эксплуатационных дефектов. В сварочном производстве принято подразделять дефекты подготовки и сборки и сварочные дефекты. Наиболее характерные дефекты подготовки и сборки: неправильный угол скоса кромок, неправильная величина притупления, непостоянство зазора между свариваемыми кромками, несовпадение стыкуемых плоскостей кромок, расслоения и загрязнения на кромках. Причинами таких дефектов могут быть неисправности станков для механической обработки или газорезательных машин, приспособлений для сборки, низкое качество исходных материалов, ошибки в чертежах, низкая культура производства, низкая квалификация работников. Дефекты подготовки и сборки могут приводить к появлению сварочных дефектов. К дефектам сварки можно отнести изменения формы и размеров отдельных элементов и всей сварной конструкции вследствие сварочных деформаций, несовершенства внешнего вида, структуры сварного соединения, но основные дефекты сварки — это несплошности и неправильное сечение сварных швов. Дефекты-несплошности классифицируются по типам исходя из геометрических признаков и массовости: по расположению — внутренние, наружные, подповерхностные, сквозные; по форме и остроте — компактные и протяженные, плоскостные (острые) и объемные (округлые); по величине — мелкие (размером меньше 0,5 мм), средние (от 0,5 до 2,0 мм) и крупные (более 2 мм); по массовости — единичные, групповые (цепочки, скопления), распространенные. Дефекты классифицируются также по видам исходя из их природы и причин образования. При сварке плавлением основные виды наружных дефектов — это отклонения сечения шва от требований чертежа, неравномерное сечение шва по длине (может свидетельствовать о неравномерном проплавлении); наплывы — натекание металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним; подрезы (рис. 8.1) — местное уменьшение толщины основного металла у границы шва (углубление в основном металле по линии сплавления); кратеры — углубления после обрыва дуги в конце шва, обычно длиной 5—20 мм; прожоги — полости, образовавшиеся в результате вытекания сварочной ванны; свищи — воронкообразные углубления в сварном шве; ожоги — небольшие участки подвергшегося расплавлению основного металла вне сварного шва (например, при случайном касании электродом). Рис. 8.1. Наплывы (1) и подрезы (2) в сварных швах Основные виды внутренних дефектов: трещины, непровары, поры, шлаковые включения. Трещина — дефект сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах. Трещины бывают горячие и холодные. Горячие трещины извилистые, в их изломе видны цвета побежалости, они могут быть только в шве или в околошовной зоне. Холодные трещины ровные, их излом имеет металлический блеск, они могут располагаться как в шве, так и во всей зоне термического влияния. Непровар — дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва. Возможны непровары по толщине, в вершине угла (для угловых швов), по кромке и между слоями многослойного шва (рис. 8.2). Рис. 8.2. Непровары в различных типах сварных соединений Поры — заполненные газом полости в швах, имеющие округлую, вытянутую или более сложную форму. Поры могут располагаться по оси шва, по сечению шва, а также вблизи от границы сплавления, могут быть различных размеров — от микроскопических до крупных. Шлаковые включения — видимые невооруженным глазом округлые или вытянутые включения шлака в металле шва, наблюдаются у границы сплавления, в вершине провара или между отдельными слоями многослойного шва. Шлаковые включения обычно возникают в результате заполнения сварочным шлаком непроваров или подрезов, иногда в случае недостаточно тщательной очистки предыдущего слоя от шлаковой корки. В однослойном шве шлаковые включения редки. При контактной сварке непровар — это отсутствие или малые размеры области металлической связи, например литого ядра при точечной сварке. Иногда значения прочности или пластичности соединений ниже требуемого уровня также расцениваются как непровар. Наиболее трудно выявляемый и поэтому наиболее опасный вид непровара, типичный для многих способов сварки давлением, — это несплавление (остатки оксидной пленки в стыке, «слипание», «склейка»). В этом случае литая зона отсутствует, прочность на срез удовлетворительная, но при действии отрывающих или знакопеременных нагрузок происходит разрушение. Специфическими дефектами контактной сварки являются выплески — выбросы части металла из зоны соединения. Выплески подразделяются на наружные — из зоны контакта электрод-деталь, внутренние — между деталями. Иногда возникают трещины, рыхлоты и усадочные раковины, возможны также нежелательные изменения структуры и свойств в зоне сварки и другие дефекты. Дефекты могут ухудшать механические свойства сварных соединений вследствие ослабления рабочего сечения, концентрации напряжений и возможного перехода от одноосного к многоосному напряженному состоянию, герметичность, коррозионную стойкость, электропроводность, теплопроводность и другие показатели. Влияние дефектов на качество различно в зависимости от условий работы изделия, конструкции и применяемых материалов. При статическом нагружении дефекты увеличивают опасность хрупкого разрушения. Как и в других случаях, наиболее опасны острые трещиноподобные дефекты: трещины, непровары, подрезы. Опасность дефектов усиливается при пониженной температуре (особенно ниже —60 °С), при предварительном нагружении материала детали внешними или сварочными напряжениями, при повышенном содержании углерода и при увеличенном поглощении водорода. При переменной нагрузке дефекты снижают усталостную прочность сварных соединений. Наиболее опасны острые дефекты, но даже поры и шлаковые включения, не опасные при статическом нагружении, могут вызвать усталостные разрушения. Размеры пор играют меньшую роль в изменении долговечности соединений, чем их месторасположение. При сварке внутренние поры опаснее пор, выходящих на поверхность. Опасность дефектов усиливается при наличии остаточных напряжений. Если в соединении имеются концентраторы напряжений (резкое усиление шва или несовпадение кромок в стыковом соединении, нахлесточные соединения), то усталостная прочность таких соединений низка, и дефекты в виде включений площадью до 5—10% от площади сечения шва не приводят к дальнейшему ее снижению. Исправлять дефекты надо не всегда. Нужно учитывать требования к изделию, условия его эксплуатации, оценивать, как данный дефект влияет на работоспособность конструкции и не вызовет ли его исправление новых, более опасных дефектов, например трещин при исправлении пор. Острые дефекты, особенно трещины, исправлять надо обязательно. При этом дефект удаляют механической обработкой или термической резкой, зачищают поверхность металла, а затем заваривают исправляемый участок шва. Аналогично поступают при пайке с местным нагревом. При пайке с общим нагревом иногда перед повторной пайкой дополнительно размещают припой на всех участках соединения, в том числе и бездефектных. 8.2. Методы контроля качества сварки8.2.1. Контроль внешним осмотром и измерениемВнешний осмотр проводится на всех стадиях сварочного производства: проверка подготовки и сборки, наблюдение за процессом сварки, осмотр готовых изделий. Обычно внешний осмотр предшествует всем другим методам контроля. Это наиболее дешевый, оперативный и достаточно информативный метод контроля. Контроль заготовки и сборки: проверяется материал (может браковаться при наличии вмятин, заусенцев, окалины, ржавчины), качество подготовки кромок, величина зазоров, правильность разделки. При этом применяют универсальный мерительный инструмент и шаблоны. Наблюдением за процессом сварки контролируется режим сварки, защита зоны дуги, правильность наложения и качество отдельных валиков в многослойных швах. Проверка наличия микротрещин в первых слоях шва или наплавленного металла может предотвратить образование в зоне сварки больших трещин. Качество отдельных слоев шва можно проверить путем сравнения с эталоном. Наблюдение может проводиться дистанционно с помощью специальных оптических приборов. Контроль параметров сварки ведут с непрерывной их записью самопишущими приборами. Когда скорость процесса велика, а требования к качеству высоки или если в связи с вредными условиями труда присутствие оператора нежелательно, применяют автоматизированные системы управления и активного контроля, позволяющие поддерживать или изменять режимы сварки при изменении какого-либо показателя качества. На готовых изделиях осмотру подвергается сварной шов и зона прилегающего основного металла на расстоянии не менее 20 мм от шва после очистки от шлака, брызг и загрязнений. Проверяется наличие трещин, подрезов, свищей, прожогов, натеков, непроваров корня шва и непроваров по кромкам, дефектов формы шва. О качестве шва свидетельствует постоянство его геометрических размеров, внешнего вида, равномерность чешуйчатости шва, а также цвет поверхности изделия, особенно из активных металлов, при нагреве которых происходит интенсивное окисление. Осмотр сварных соединений, подвергающихся термической обработке после сварки, проводится как до, так и после термообработки. Кроме универсального мерительного инструмента для контроля размеров шва часто применяются шаблоны. Иногда оценка качества осуществляется путем сравнения с эталонами. Для выявления мелких дефектов могут использоваться лупы 4—10-кратного увеличения. Осмотр швов, не доступных для прямого наблюдения, проводится с помощью оптических приборов — эндоскопов. 8.2.2. Определение механических свойств и структуры сварных соединенийМеханические испытания и изучение макро- и микроструктуры сварных соединений относятся к разрушающим методам контроля. Методика механических испытаний должна учитывать условия эксплуатации изделия. В ряде случаев механические испытания проводятся на стендах, имитирующих условия работы изделия. Однако чаще испытания проводятся на стандартных образцах. Это позволяет сравнить между собой результаты испытаний свойств соединений, полученных в различных условиях или различными сварщиками (например, при аттестации сварщиков). Внимание! Авторские права на книгу "Основы теории сварки и резки металлов. Учебник" (Овчинников В.В.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
