Що викликає дефекти зварювання і як з ними боротися

 

 

Будучи важливою складовою сучасного виробництва, якість зварювання безпосередньо впливає на загальну продуктивність і безпеку продукції. Однак через різні фактори в процесі зварювання часто виникають різні зварювальні дефекти. Ці дефекти не тільки знижують міцність, довговічність і зовнішній вигляд зварних з'єднань, але також можуть призвести до серйозних інцидентів безпеки. Тому розуміння причин зварювальних дефектів та способів їх усунення має велике значення для покращення якості зварювання та забезпечення продуктивності продукції.

 

▲ Дефекти зварювання

 

 

I Класифікація дефектів зварювання

 

Дефекти зварювання можна класифікувати на два типи залежно від їх розташування в зварному шві: зовнішні дефекти та внутрішні дефекти. Зовнішні дефекти, також відомі як дефекти зовнішнього вигляду, розташовані на поверхні зварного шва, і їх можна спостерігати неозброєним оком або при малому збільшенні, наприклад підрізання, розбризкування шва, увігнутості, зварювальні деформації, поверхнева пористість і поверхневі тріщини. Внутрішні дефекти знаходяться всередині зварного шва, і їх можна виявити лише за допомогою руйнівних випробувань або спеціалізованих методів неруйнівного випробування, таких як відсутність плавлення, неповне проварювання, внутрішня пористість, шлакові включення та тріщини.

 

 

II Причини дефектів зварювання

 

1. Зовнішні дефекти

 

(1) Підрізання

Підрізання відноситься до западин або канавок, що залишилися на краях зварного шва після того, як основний метал розплавився дугою або полум’ям і не заповнився металом зварного шва. Основними причинами є надмірний зварювальний струм, надто довга дуга, неправильний кут або рух електрода (зварювального дроту) і неправильна швидкість зварювання.

 

▲ Підрізання

 

(2) Бризки під час зварювання

Розбризкування зварювального шва стосується розплавленого металу зварного шва, який потрапляє на основний метал або корінь зварного шва з недостатнім нагріванням під час процесу зварювання та утворює шматки металу, які не зливаються з основним матеріалом після охолодження. Причини включають низьку якість електрода, надмірний зварювальний струм, надто довгу дугу, низьку швидкість зварювання та неправильний кут і рух електрода.

 

▲ Бризки під час зварювання

 

(3) Увігнутості та зварювальні деформації

Увігнутості зазвичай спричинені нездатністю утримувати електрод (зварювальний дріт) протягом короткого періоду під час замикання дуги, що призводить до утворення кратерів дуги. Зварювальні деформації можуть бути викликані недостатньою підготовкою, поганим кріпленням або недостатніми експлуатаційними навичками.

 

▲ Увігнутості та зварювальні деформації

 

(4) Пористість поверхні

Пористість поверхні виникає, коли газ не виходить повністю зі зварювальної ванни під час зварювання, утворюючи отвори на поверхні металу шва. Основні причини включають невідповідність зварювальних матеріалів і заготовок технологічним вимогам, низький зварювальний струм, занадто високу швидкість зварювання, занадто довгу дугу та недостатній захист зони зварювання.

 

2. Внутрішні дефекти

 

(1) Відсутність злиття та неповне проникнення

Відсутність зварювання відноситься до ділянок, де метал шва не сплавляється з основним металом або між шарами шва. Неповне проварювання означає неможливість повного розплавлення кореня з’єднання під час зварювання. Ці дефекти викликані недостатньою силою зварювального струму, занадто високою швидкістю зварювання, поганою конструкцією канавки, неправильним кутом електрода та невідповідною технікою зварювання.

 

▲ Відсутність злиття та неповне проникнення

 

(2) Шлакові включення

Під шлаковими включеннями розуміється залишковий шлак, що залишився у зварному шві після зварювання. Причини включають низький зварювальний струм, занадто високу швидкість зварювання, забруднену поверхню заготовки, неповне видалення шлаку при багатошаровому зварюванні та низьку якість електродів.

 

▲ Шлакові включення

 

(3) Тріщини

Тріщини є одним із найнебезпечніших дефектів зварних з’єднань, і причини їх виникнення складні та різноманітні. Вони включають погану техніку зварювання, неправильні специфікації зварювання, високі внутрішні напруги в зварному шві, високу чутливість матеріалу до розтріскування та низьку якість наповнювачів. Крім того, різні типи тріщин, такі як гарячі тріщини, холодні тріщини та тріщини при повторному нагріванні, спричинені різними факторами.

 

▲ Тріщини

 

 

III Засоби усунення дефектів зварювання

 

1. Засоби усунення зовнішніх дефектів

 

(1) Підрізання

Незначні та неглибокі підрізи можна згладити механічним способом, щоб створити плавний перехід. Сильне і глибоке підрізання слід усунути зварюванням. Профілактичні заходи включають вибір відповідних параметрів процесу зварювання, контроль довжини дуги та оволодіння необхідними прийомами руху електродів.

 

(2) Бризки під час зварювання

Бризки зварного шва можна видалити механічним шліфуванням, і зварний шов потрібно переробити, щоб відновити гладкість. Профілактичні заходи включають вибір відповідного зварювального струму та кута електрода, а також підтримку постійної швидкості зварювання.

 

(3) Увігнутості та зварювальні деформації

Увігнутості та зварювальні деформації можна виправити шляхом шліфування, механічної правки або термічної обробки. Профілактичні заходи включають належну підготовку перед зварюванням, використання кваліфікованого кріплення та вжиття заходів щодо усунення залишкових деформацій.

 

(4) Пористість поверхні

Пористість поверхні можна видалити шляхом шліфування та повторного зварювання для заповнення пустот. Профілактичні заходи включають очищення зварювальних матеріалів і заготовок, вибір відповідного зварювального струму та швидкості, а також покращення захисту зони зварювання.

 

 

2. Засоби усунення внутрішніх дефектів

 

(1) Відсутність злиття та неповне проникнення

Відсутність проплавлення та дефекти неповного проникнення зазвичай вимагають ремонтного зварювання або жолоблення та повторного зварювання. Для відкритих конструкцій прямий ремонт зварного шва можна виконувати на ділянці неповного провару. Для критичних зварних деталей, де прямий ремонт неможливий, наплавлений метал у дефектній зоні слід повністю видалити перед повторним зварюванням.

 

(2) Шлакові включення

Перед повторним зварюванням необхідно видалити шлакові включення, видаливши дефектну ділянку. Профілактичні заходи включають покращення очищення поверхні, вибір відповідного зварювального струму та швидкості, а також забезпечення ретельного видалення шлаку між шарами зварювання.

 

(3) Тріщини

Ремонт тріщин складніший і потребує спеціальних заходів залежно від типу та розташування тріщини. Для гарячих і повторних тріщин дефектну ділянку слід видалити, а зварний шов виконати заново з покращеним контролем температури та заходами для зняття напруги під час зварювання. Холодні тріщини можуть вимагати нагрівання, корекції тиску або інших методів ремонту та профілактики.

 

 

IV Дослідження конкретних дефектів зварювання

 

1. Дефекти підрізання

• Феномен:Заглиблення або канавки, які з’являються вздовж пальців зварного шва або кореня під час зварювання, нижче поверхні основного матеріалу.
• Причина:Надмірний зварювальний струм, занадто довга дуга, неправильний кут електрода (зварювального дроту), занадто висока швидкість зварювання тощо.
• Вплив:Послаблює міцність зварного з'єднання, створює концентрацію напружень і зменшує втомну довговічність.

 

2. Дефекти бризок зварного шва

• Феномен:Металеві грудки, утворені розплавленим металом, що витікає за межі зварного шва на нерозплавлений основний матеріал.
• Причина:Надмірний зварювальний струм, занадто повільна швидкість зварювання, неправильний кут електрода (зварювального дроту) тощо.
• Вплив:Впливає на зовнішній вигляд, створює точки концентрації напруги та перешкоджає ефективному потоку середовища в трубопроводах.

 

3. Дефекти пористості

• Феномен:Газові кишені утворюються всередині або на поверхні зварного металу, коли газ не виходить під час зварювання.
• Причина:Волога в зварювальних матеріалах, нечистий захисний газ, надто висока швидкість зварювання, надто довга дуга тощо.
• Вплив:Зменшує компактність зварного шва, зменшує ефективний робочий поперечний переріз зварного шва та впливає на механічні властивості зварного шва.

 

4. Дефекти шлакових включень

• Феномен:Неметалічні включення в металі шва.
• Причина:Низький зварювальний струм, занадто висока швидкість зварювання, нечиста канавка, неповне видалення шлаку між шарами при багатошаровому зварюванні тощо.
• Вплив:Впливає на механічні властивості та компактність зварного шва, потенційно призводячи до розтріскування шва.

 

5. Дефекти непроплавлення та неповного проникнення

• Феномен:Відсутність зварювання відноситься до неповного зварювання між металом зварного шва та основним матеріалом або між шарами зварного шва. Неповне проварювання означає неповне зварювання в корені з’єднання під час зварювання.
• Причина:Низький зварювальний струм, занадто висока швидкість зварювання, погана конструкція канавки, неправильний кут електрода (зварювального дроту) тощо.
• Вплив: Сістотно знижує механічні властивості зварного шва, що робить його одним з найнебезпечніших дефектів зварювання.

 

6. Дефекти тріщин

• Феномен:Нові межі розділу, утворені руйнуванням атомних сил зв'язку в локалізованих областях зварного з'єднання.
• Причина:Залишкова напруга від зварювання, низька якість матеріалу основи або присадки, неправильний вибір параметрів процесу зварювання тощо.
• Вплив:Гострі вершини тріщин створюють значну концентрацію напруги, сильно впливаючи на конструкції, що піддаються змінним і ударним навантаженням, що, можливо, призводить до руйнування конструкції.

 

 

V Висновок

 

Причини дефектів зварювання різноманітні, і засоби їх усунення повинні бути адаптовані до конкретних ситуацій. Під час фактичних зварювальних процесів суворе дотримання специфікацій процедури зварювання, посилений контроль якості, а також своєчасне виявлення та усунення зварювальних дефектів є важливими для забезпечення якості зварного з’єднання та загальної продуктивності продукту. Крім того, з безперервним розвитком і вдосконаленням зварювальних технологій з’являються нові методи зварювання та матеріали, що забезпечує потужну підтримку для подальшого підвищення якості та ефективності зварювання.