Почему лопаются сварочные швы

В процессе осуществления любой деятельности или производства изделия существует вероятность появления дефектов. Они могут появляться по причине нарушения технологии работы на любом этапе. Одни из самых распространенных дефектов — это горячие трещины при сварке. Нормативными актами установлены стандарты наличия тех или иных дефектов в готовом изделии. Для сварочного процесса также существует ГОСТы, устанавливающие нормативы работы, в том числе и сварочные дефекты. Они подразделяются на несколько групп:

  • горячие и холодные трещины при сварке
  • Подрезы
  • Непровар кромки, корня
  • Наплывы
  • Полости (газовые полости, свищи)
  • Поры
  • Твердые включения
  • Несплавления
  • Нарушения формы соединения
  • Брызги металла
  • Случайная дуга

Любой сварочный процесс должен осуществляться строго по правилам и нормативам. Любой дефект является последствием нарушения этих правил. Бывают трещины большого размера, которые видно невооруженным глазом. А бывают микротрещины, которые заметны только при пятидесятикратном увеличении. Несмотря на их маленький размер, они также опасны, как и большие.

Трещины подразделяются на горячие и холодные в зависимости от температуры сварки. Если шов варился при температуре более тысячи градусов,то они будут называться горячими. Если температура варки была ниже – холодными.

И холодные, и горячие трещины являются неустранимыми дефектами. При их наличии изделие будет считаться браком и не подлежит эксплуатации.

Какие бывают трещины?

Горячие и холодные трещины при сварке могут также подразделяться по другим основаниям. Они могут быть поперечными, продольными, радиальными и так далее.

Горячие представляют собой межкристаллические разрушения, которые возникают в самом сварочном шве либо возле него, в так называемой зоне термического влияния. Имеют вид несплошности или надреза. Они появляются при кристаллизации металла либо после остывания соединения. Они имеют темный цвет и извилистую форму.

Холодные представляют собой локальные разрушения и образуются при остывании металла, если сварка осуществлялась при температуре до 200 градусов. Холодная трещина появляется возле сварного шва и имеет на изломе светлый оттенок. Такие дефекты возникают при дуговой сварке стальных изделий большой толщины.

Горячие трещины, которые появляются около шва, в свою очередь, подразделяются на четыре вида:

  • Ликвиационные
  • Появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения
  • Кристаллизационные
  • Появляющиеся по иным причинам

Первый вид дефектов появляется очень часто при работе с конструкционной сталью. В ее составе находится много разных включений, чаще это сульфиды. При плавлении некоторые из них растворяются в области термического влияния и превращаются в пленку. Она находится на границе зерен и снижает когезионную прочность изделия, по причине чего появляются горячие трещины. Появление этих дефектов при работе с низколегированной сталью вызвано присутствием легирующих элементов, таких как титан и ниобий. Ликвиационные дефекты довольно длинные, без ответвлений, более раскрытые.

Дефекты, появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения, возникают только при сварке аустенитных сталей.

Кристаллизационные дефекты представляют собой короткие микротрещины. Наиболее характерны для гбц.

Меры по предотвращению возникновения холодных трещин

  • Электроды и флюсы должны быть прокалены.
  • Все детали, использующиеся в сварочном процессе, должны быть предварительно нагреты до 250-450 градусов.
  • Нужно безоговорочно соблюдать все требования, правила и нормативы конкретного вида сварки, подбирать максимально оптимальную температуру нагрева.
  • Необходимо применять тот вид сварочного шва, который необходим в конкретном случае.
  • Остывание изделия должно происходить медленно и равномерно.
  • После окончания работ, в целях снятия напряжения в элементах проводят смягчающий отжиг.
Читайте также:  Поделки из макраме со схемами

Причины возникновения дефектов в виде горячих трещин бывают внешние и внутренние. К внешним причинам относится сегрегация элементов и окислов. Эти элементы не входят в состав свариваемого металла, а появляются вследствие использования вспомогательных примесей. Внутренние причины возникновения характеризуются влиянием присадочных материалов.

Сегрегирующие элементы не обязательно должны быть расплавлены, чтобы стать причиной появления горячей трещины. Они могут вызвать образование тонкой пленки, которая будет способствовать уменьшению прочности по границе зерен.

Как уменьшить вероятность появления горячих трещин?

  • Осуществлять контроль за металлургическими процессами, когда металл расплавлен.
  • Обеспечить оптимальный процесс раскисления металла.
  • При работе с серой нужно иметь ввиду, что она может стать причиной появления сульфидных пленок. Поэтому ей лучше взаимодействовать с марганцем.
  • Чтобы сера не оказывала негативного воздействия на появляющиеся дефекты, сварщик должен быть очень внимательным при кристаллизации сварного шва. Сера должна проходить слева от перитектической точки. В этой ситуации выделяется дельта-феррит, который лучше ее растворяет.

Причины образования горячих трещин

  • Наличие жидких прослоек.
  • Деформации, возникающие при укорочении детали.
  • Жесткая фиксация деталей при работе. Это препятствует возможности переместить элемент для правильного остывания. В результате появляются напряжения.
  • Варка с участием таких металлов, как вольфрам, титан, молибден и ванадий, может вызвать нарушение химических связей.
  • Присутствие «вредных» примесей в массе свариваемого металла: фосфора, серы.

Самая высокая вероятность возникновения деформаций в виде трещин присутствует, когда металл находится в жидком состоянии. Именно в этот момент примеси в массе металла мигрируют и происходит загрязнение пространства между зернами. Во время остывания также существует риск появления напряжений: в случае, когда усадка шва произведена неравномерно. Это является основанием появления поперечных горячих трещин.

Любая трещина – это результат невнимательности, несоблюдения технологии сварочного процесса, недостаточной осведомленности относительно состава материалов, подлежащих сварке.

Способы предотвращения их появления

Чтобы в процессе работы либо после остывания не появлялись ни горячие, ни холодные трещины, нужно предпринимать определенные действия:

  • Обеспечить не жесткую фиксацию элементов при работе.
  • Выбрать правильный размер шва в зависимости от толщины стенки трубы. В случае, если область соединения имеет слишком маленький размер по отношению к толщине изделия, то вероятность появления трещин очень высока.
  • Выбрать нужный режим сварки для конкретного вида материала, учитывая все нюансы и особенности.
  • Варить строго в соответствии с установленными нормативами, в том числе и соблюдая угол наклона наконечника.
  • Все детали перед сваркой должны быть надлежащим образом подготовлены.
  • Выбрать электроды, соответствующие типу и температуре сварки, не приобретать дешевые электроды.
  • Не допускать перегрев, используя силу сварного тока выше рекомендуемого для конкретного вида сварки.

Таким образом, чтобы избежать появления дефектов в виде напряжений и трещин нужно:

  • Принимать во внимание все особенности работы с конкретным металлом.
  • Увеличить ширину соединения при значительной толщине изделия.
  • Не допускать появление узких валиков.
  • Выполнять сплошные швы.

Заварка трещин

  • Помимо нормативов для сварочного процесса существуют также нормативы устранения дефектов. Они установлены в ГОСТах 5264 и 1153.
  • Трещины перед «заваркой» должны быть подготовлены. Подготовка включает в себя осмотр и определение их окончаний. Это происходит при нагреве газовой горелкой до температуры 100-150 градусов.
  • Окончания трещины нужно высверливать. При работе со сверлом центр отверстия должен совпадать с окончанием трещины, либо отступать от него примерно на 3-5 мм.
  • При невозможности высверлить трещину, она прожигается газовой горелкой.
  • Перед процессом заварки трещин, которые не выходят за кромки трубы, лучше немного подогреть горелкой области, расположенные за концами трещин.
  • Заварка трещины размером более 300 мм происходит обратноступенчатым способом.
Читайте также:  Отделочный камень сканворд 4 буквы

Таким образом, существует определенный перечень причин образования горячих трещин при сварке. Чтобы избежать их появления, нужно знать все особенности материала, с которым вам предстоит работать. Варка металла с момента подготовки и до момента остывания уже готового изделия должна производится строго в соответствии с нормативами, установленными ГОСТами. Не все дефекты подлежат исправлению, поэтому лучше заранее быть осведомленным обо всех правилах и нюансах работы с тем или иным материалом.

Корневые дефекты шва

При наплавлении первого валика вдоль корня стыкового шва проникновение металла в корень может быть недостаточным в силу недостаточной силы сварочного тока или чрезмерной скорости сварки. Причина может также заключаться в слишком большом диаметре электрода для данной канавки. При слишком большой силе сварочного тока может произойти прожог корня шва.

Дефекты сплавления

Если сила тока недостаточная или слишком высокая скорость сварки, могут произойти несплавления между наплавленным и основным металлом.

Несплавления могут иметь место и в том случае, если используется слишком маленький электрод при сварке на большом участке холодного основного металла. В этом случае следует использовать электрод большего диаметра и подогревать основной металл.

Дефекты кромок шва

Дефекты кромок могут произойти в силу чрезмерной силы сварочного тока. Однако такие дефекты могут возникнуть и при правильном токе, если дуга будет слишком длинной или если не­правильно перемещается электрод. При сварке снизу вверх в вертикальном положении при коле­бательном движении электрода последний нужно на мгновение прижимать к каждой стороне вали­ка, чтобы металл хорошо проник в шов и чтобы избежать дефектов кромки шва. Дефекты кромки могут быть индикаторами разрыва в сварном соединении.

Поры в сварном шве

Поры в шве могут образоваться из-за содержания влаги в покрытии электрода, особенно при сварке электродами с основным покрытием. Кроме того, причиной образования пор может быть мокрый или влажный основной металл свариваемого изделия. Такой шов ухудшает прочность соединения.

Тепловые трещины

Тепловые трещины могут образоваться во время и сразу после периода охлаждения шва по двум основным причинам:

Из-за включений в основном металле, которые имеют тенденцию к сегрегации и могут об­разовать слой в середине шва. Этот слой препятствует сращиванию кристаллов. К таким вещест­вам прежде всего относятся углерод и сера. В случаях, когда тепловые трещины вызваны такими веществами, перейдите на электрод с основным покрытием. Если же трещины появились при сварке электродом с основным покрытием, значит данный металл является несвариваемым.

Напряжение через шов может вызвать появление тепловых трещин, даже если основной металл не сегрегирует в шве В определенный промежуток критической температуры, сразу же после коагуляции валика шов имеет очень слабую способность к деформации и, если усадка ме­талла больше, чем растяжение шва, образуется трещина. Этого можно избежать, зажав свари­ваемую деталь специальным зажимным приспособлением, которое ограничивает усадку металла.

Тепловые трещины появляются в середине валика и представляют собой прямую трещину на поверхности.

Усадочные трещины

Усадочные трещины образуются тогда, когда способность шва к деформации (вязкость) меньше, чем реальная усадка. Такие трещины обычно бывают поперечными и вызываются значительной продольной усадкой. Чтобы избежать образования таких трещин, лучше всего использовать электроды с основным покрытием.

Читайте также:  Определить эдс и внутреннее сопротивление источника тока

Водородные трещины

Трещины в металле шва образуются под воздействием водорода и могут образоваться в стали любого типа, которая прошла закалку или закаляется во время сварки. Сталь с высоким пределом текучести будет содержать определенное количество упроченной структуры, обычно это мартензит. Чем выше точка плавления, тем выше риск образования водородных трещин, они образуются в основном металле,, который непосредственно прилегает к зоне плавления, и, сочетаясь со сварочным напряжением, образуют трещины в металле шва.

Для сварки закаленной стали можно использовать только сухие электроды с основным покрытием, т. к. в этом случае выделяется очень мало водорода. Влажные электроды выделяют очень много водорода. Другими источниками водорода являются ржавчина, масло, краска или конденсация вдоль сварочной канавки. Подогрев канавки, скажем, до 50°С значительно снизит количество водорода.

Включения шлака в шов

Шлак состоит из неметаллических частиц с покрытия электрода. После каждого валика необходимо тщательно удалять весь шлак. Для этого используйте обрубочный молоток и проволочную щетку. Частицы шлака, попавшие в шов, серьезно снизят прочность соединения. Старайтесь избегать выжигания выемок, т. к. попавший туда шлак трудно удалить.

При подготовке сварочной канавки убедитесь, что она имеет достаточный зазор для обеспечения хорошего сплавления и облегчения удаления шлака. Удалите окалины и ржавчину со свариваемой поверхности и проверьте, правильно ли вы выбрали электрод для данной сварочной позиций.

Трещины в сварном шве — дефект в виде несплошности, образованный локальным разрушением сварочного шва при его охлаждении или под действием нагрузок.

Внешние признаки трещин в шве: разрывы металла на границах зерен или на самих зернах металла сварного шва. Обнаружить дефект можно без дополнительного оборудования внешним осмотром или через лупу небольшой степени увеличения (2-4х) при контроле внешним осмотром.

Процесс возникновения трещин в шве

Трещины возникшие в зоне термического влияния или основном металле относятся к холодным трещинам. Такие трещины возникают под действием водорода, в результате закалки металла или имеют смешанное происхождение. Горячие трещины появляются под воздействием напряжений во время охлаждения сварочного соединения.

Причины возникновения трещин в шве

Причин по которым появляются трещины в сварном шве много:

  • большое содержание углерода в свариваемой стали;
  • быстрая скорость охлаждения шва (особенно при сварке сталей с высоким содержанием углерода);
  • неправильная форма сварочного шва из-за нарушения режимов сварки;
  • повышенная жесткость свариваемой конструкции;
  • во время кристаллизации расплавленного сваркой металла возникают высокие сварочные напряжения.

Способы предупреждения трещин в шве

  • выбор правильного металла для изготовления конструкции с учетом химического содержания;
  • правильный выбор сварочных материалов;
  • выбрать правильный режим сварки;
  • использование специальных устройств и приспособлений для снижения напряжения, возникающих при сварке.

Во время сварки:

  • применять технику сварки, которая обеспечивала бы нормальный размер сварочной ванны и термический цикл сварки;
  • предварительный подогрев и последующая термическая обработка;
  • по возможности стараться обеспечивать формирование мелких зерен металла во время кристаллизации сварной ванны.

Способы устранения трещин в шве

После обнаружения трещин на поверхности металла или сварного шва место образования трещины удаляют шлифовальным инструментом, а образовавшуюся полость заваривают заново.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector