В. Дефекты сварных соединений

Дефекты сварных соединений можно разделить на три группы: наружные, внутренние и сквозные.

К наружным дефектам относятся подрезы, наплавы, смещения швов от оси, усадочные раковины, незаплавленные кратеры и трещины.

Внутренними дефектами являются непровары, трещины, шлаковые, оксидные и металлические включения, пористость.

К сквозным дефектам относятся сквозные трещины, прожоги и свищи.

Подрезами называют углубления в местах перехода от основного металла к металлу шва. Наличие подрезов ослабляет рабочее сечение сварных конструкций, увеличивает концентрации напряжений, ослабляет несущую способность конструкции. Причинами подрезов являются увеличенный сварочный ток и напряжение дуги.

Наплывы – когда жидкий металл шва натекает на основной, но с ним не соединяется. Причинами наплывов могут быть: заниженное напряжение дуги, излишнее количество наплавленного металла, недостаточный прогрев основного металла, окалина на свариваемых кромках, плохое качество электродов и низкая квалификация сварщиков.

Непровары – несплавление основного металла с наплавленным; непроваром также считают неполное заполнение металлом расчетного сечения шва. При односторонней сварке стыковых соединений непровары возникают в корне шва, а при сварке с Х-образным скосом кромок – в середине шва. Непровары снижают прочность конструкции, особенно при динамических нагрузках, и могут быть причиной ее разрушения. Непровары возникают при неправильной подготовке кромок и сборке стыков под сварку, загрязнения кромок, занижении силы сварного тока и увеличенной скорости сварки.

Прожоги – явление вытекания жидкого металла сквозь отверстие в сварочном шве; при этом с обратной стороны шва возникают наплывы металла.Причинами возникновения прожогов являются: завышенный сварочный ток, недостаточная скорость сварки, внезапная остановка сварочного автомата или полуавтомата, большой зазор между кромками, недостаточное притупление кромок, неплотное прилегание подкладки к основному металлу.

Свищами называют дефекты в виде несплошностей, выходящих на поверхность шва. Такие дефекты могут инициировать появление трещин в соединении.

Кратерами называют углубления в металле шва, возникающие при обрыве дуги. Кратеры снижают прочность сварной конструкции, приводят к местной концентрации напряжений и могут привести к появлению трещин.

Шлаковые включения – наличие шлаков в металле шва. Их появление связано с низким качеством зачистки основного металла и присадочной проволоки, завышенной скоростью сварки. При многослойной сварке шлаковые включения могут возникать при плохой зачистке предыдущего слоя. Они могут быть одиночными или образовывать цепочки (скопления).

Оксидные включения возникают в металле шва из-за их слабой растворимости или вследствие быстрого охлаждения шва. Такие дефекты характерны для сварки алюминиево-магниевых и титановых сплавов. Они ослабляют сечение шва и являются зонами повышенной концентрации напряжений, что приводит к снижению несущей способности конструкции.

Металлические (вольфрамовые) включения возникают при аргонодуговой сварке. Причинами являются: большой сварочный ток и низкая скорость сварки.

Пористость – заполнение газами металла шва.Возникает в жидком металле вследствие интенсивного газообразования. Поры могут быть одиночными или образовывать цепочки и скопления. Причинами образования пор являются: низкое качество зачистки кромок и присадочной проволоки от загрязнений, высокая скорость сварки, повышенная влажность присадочных материалов (электродов, флюсов).

При слишком большой погонной энергии при сварке могут возникать перегревы и прожоги металла, что ухудшает механические свойства сварных конструкций.

Трещины – наиболее опасные дефекты сварных швов.Появление трещин связано с несоблюдением технологии и режимов сварки и может привести к быстрому разрушению конструкции, особенно при динамических нагрузках.

Влияние дефектов на работоспособность конструкции во многом зависит от их форм и расположения по отношению к направлению действия нагрузок. Более опасны дефекты вытянутой формы, менее опасны – дефекты округленной формы. Поры и шлаковые включения при суммарной площади шва 5…10 % мало влияют на статическую прочность соединений.

Изделия с трещинами, непроварами, подрезами, прожогами, свищами подлежат исправлению.

Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений и конструкций

При контроле изделий в различных отраслях промышленности и строительстве наибольшее распространение получили радиационные, ультразвуковые, магнитные и капиллярные методы, а также методы контроля герметичности и течеискания.

Наиболее распространенные радиационные методы, в частности радиография. Позволяет контролировать как металлы, так и неметаллические материалы; выявляет объемные дефекты (поры, шлаковые включения, непроворы и трещины с раскрытием до 0,1 мм, в изделиях толщиной до 500мм). Оценка глубины залегания дефектов затруднена и определяется и определяется весьма приближенно. В связи с дефицитом рентгеновской пленки и высоких стоимости и трудоемкости радиографии в последнее время получили широкое распространение методы радиоскопии и радиометрии.

Радиоскопия позволяет получить видимое динамическое изображение внутренней структуры путем просвечивания детали ионизирующим излучением на экран телевизионного приемника или другого оптического устройства. Преимущество перед радиографическим методом – возможность стереосконического видения под разными углами и непрерывность контроля. Недостаток – меньшая чувствительность.

Радиометрия дает информацию о внутреннем состоянии контролируемого изделия путем просвечивания при помощи ионизирующего излучения с регистрацией в виде электрических сигналов.

Ультразвуковой контроль позволяет надежно выявить наиболее опасные дефекты в изделиях – трещины площадью до 0,7 мм² с раскрытием до 10^-5 мм. Обеспечивает контроль любых материалов толщиной от 4 мм до нескольких метров; определяет амплитуду сигнала от дефекта, координаты его залегания и условные размеры.

Для выявления дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов применяют магнитные (магнитопорошковый и магнитографический) методы. Они позволяют выявлять поверхностные и подповерхностные трещины, а также крупные внутренние объемные дефекты, расположенные на глубине до 6м.

Магнитопорошковый метод применяют для контроля стыковых и угловых соединений толщиной до 20 мм. Под действием магнитного поля частицы ферромагнитного порошка, перемещаются по поверхности детали и скапливаются в виде валиков над дефектами.

Магнитографический метод состоит в намагничивании контролируемого участка объекта с одновременной записью полей рассеивания на магнитную ленту и считывания результатов на специальных магнитографических дефектоскопах. Применяют при контроле кольцевых стыков труб.

Существует вихретоковый метод, позволяющий обнаруживать на небольшой глубине (1…2 мм) непровары, слипания, трещины в изделиях из низколегированных сталей, алюминиевых сплавов, сплавов титана. Он слабо применяемый вследствие больших помех из-за неоднородности магнитных свойств различных зон сварного соединения.

Капиллярные методы контроля (люминесцентный, цветной и люминесцентно-цветной) применяют в основном для контроля изделий из немагнитных металлических и неметаллических материалов для выявления поверхностных дефектов, не опознаваемых визуально. Дефекты выявляются за счет образования контрастных индикаторных рисунков с шириной линий превышающих ширину раскрытия дефекта.

Особую группу методов испытаний составляют методы контроля геометричности изделий и течеискания, предназначенные для выявления сквозных дефектов, нарушающих герметичность объектов контроля.

Контролю на герметичность подвергают изделия, у которых на протяжении заданного времени должно сохраняться заданное давление рабочего вещества или утечка этого вещества не должна превышать допустимого по техническим условиям на изготовление этого изделия. К таким изделиям относятся корпуса судов, летательных аппаратов, ядерных реакторов, изделия холодильной и вакуумной техники, агрегаты и соединяющие их элементы гидравлических и газовых систем, трубопроводы и многие другие.

Широкое распространение при контроле сварных соединений и изделий получили гидравлические испытания, "керосиновая проба", манометрические, пузырьковые (пневматические и пневмогидравлические) и газоэлектрические (галогенные и масс-спектрометрические) методы

Поиск по сайту: