Основні дефекти зварених швів і причини їхнього виникнення

Класифікація дефектів. Усі дефекти підрозділяються на зовнішні, внутрішні і наскрізні.

До зовнішніх дефектів відносяться заниження розмірів і перевищення посилення зварених швів, зсув шва від осі, підрізи (мал. 156), напливи, усадочні раковини, незаплавлені кратери, зовнішня пористість, тріщини, що виходять на поверхню чи шва біляшовної зони. До зовнішніх дефектів відносяться також нерівномірність ширини і катета шва і велика лускоподібність валика.

До внутрішніх дефектів відносяться газові пори, жужільні і неметалічні включення, непровари, тріщини в металі шва й у зоні термічного впливу.

Наскрізні дефекти являють собою свищі, пропали і наскрізні тріщини.

Причин дефектів зварених швів багато, основні з них — низька якість зварювальних матеріалів, неправильна зборка, несправність устаткування, відхилення від технології і низька кваліфікація зварників. При автоматичному зварюванні дефектів виникає, як правило, менше, ніж при ручній.

Походження і сутність основних дефектів зварювання. Для забезпечення роботи виробу стикові шви повинні мати невелике посилення висотою 1—2 мм. Зайве посилення шва (більш 3—4 мм) у виробі, що працює на динамічне навантаження, приводить до концентрації напруг і зниженню працездатності звареного з'єднання. Особливо небезпечна концентрація напруги для легованих сталей при роботі конструкцій при негативній температурі.

Велика лускоподібність шва, нерівномірна ширина його і наявність напливів спостерігаються при зварюванні на монтажі в незручних умовах роботи.

Підрізи представляють дуже серйозну небезпеку, тому що є концентраторами напруг у самім слабкому місці звареного з'єднання, де часто буває перегрітий метал. Крім того, підрізи зменшують робочий перетин шва. У відповідальних конструкціях навіть незначні підрізи неприпустимі. Підрізи виправляються наплавленням тонкого шва.

Непровари в корені звареного з'єднання і між шарами багатошарового шва є концентраторами напруг, зменшують суцільність металу звареного з'єднання і працездатність конструкцій. (До цьому особливо чуттєві леговані сталі.

Зовнішня і внутрішня пористість шва утворить місцеву концентрацію напруг, зменшує фізичну суцільність металу і може привести до передчасного руйнування конструкції під навантаженням. Причиною утворення пір є гази, що утворяться в процесі плавлення й остигання металу шва і не устигають вийти в шлак.

Неметалічні (жужільні) включення знижують ударну в'язкість і міцність звареного з'єднання. Вони виходять у результаті поганого зачищення крайок від окалини й іржі я попередніх шарів при багатошаровому зварюванні. Найменша кількість неметалічних включень має місце при зварюванні в захисних газах. Невеликі округлі включення не небезпечні. При зварюванні вольфрамовим електродом можуть утворитися вольфрамові включення. Цей дефект по ступені небезпеки відповідає жужільним включенням.

Тріщини (подовжні і поперечні, по шві й біляшовні) створюють несуцільність матеріалу для силового потоку і внаслідок цього місцеву концентрацію напруг з різким падінням динамічної і вібраційний . міцності конструкції. У залежності від складу і властивостей зварених швів і основного металу тріщина, що утворилася в зоні зварювання, може поширитися на значну довжину. Тріщини вважають самим небезпечним дефектом зварювання.

Вплив дефектів на зниження міцності зварених з'єднань. Вплив дефекту на працездатність звареного з'єднання варто розглядати з погляду форми, довжини і розташування його стосовно напрямку діючої сили. Більш небезпечними є дефекти витягнутої форми (тріщини, непровари), менш небезпечні дефекти округлої форми (одиночні газові пори, жужільні включення). Дефекти, спрямовані паралельно силовому потоку, менш небезпечні для конструкцій, що працюють на статичне навантаження. Непровар завбільшки 25% від товщини металу при зниженні температури до —45 °С викликає зменшення тимчасового опору на розтягання звареного з'єднання в 2 рази, пластичності — більш ніж у 2—4 рази. Особливо сильно зменшується міцність зварених з'єднань під впливом фізичної несуцільності. Наприклад, непровар стикового шва з низьковуглеводневої сталі допускається тільки до 5% від товщини металу, а при зварюванні легованих сталей — ще -менше. Одиночні пори в кількості не більш 5—6 на 1 см2 перетини шва припустимі в зварених з'єднаннях з низьковуглеводневої сталі.