Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Пензенской области

Пензенский колледж информационных и промышленных технологий

(ИТ-колледж)

Практическая работа №4

по дисциплине «Формы и методы контроля качества металлов и сварных

конструкций»

на тему «Наружные дефекты сварных швов» 

                                                                                                                           Выполнил: студент гр.               

Проверил: преподаватель

Корольков А.О.

Пенза 2021

Цель практической работы: 

1)     приобрести навыки в определении наружных дефектов по внешним признакам;

2)     изучить причины образования наружных дефектов.

Оборудование и материалы: комплект сварных образцов с наружными дефектами, набор для визуального и измерительного контроля.

Общие сведения

Дефект – это любое отклонение от заданных в нормативно-технической документации (НТД) параметров сварных соединений, основных и вспомогательных материалов, образовавшиеся вследствие нарушения требований к основным и сварочным материалам, подготовке соединяемых кромок под сварку, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.

Дефекты сварных соединений уменьшают прочность (являются концентраторами напряжений) и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции.

Дефекты сварных соединений подразделяются на внешние (наружные), внутренние и сквозные.

К внешним дефектам относятся: поры; подрезы; трещины всех видов и направлений, в том числе микротрещины; свищи; наплывы; подрезы; нарушение формы и размеров шва; кратеры; шлаковые включения; усадочные раковины; смещение кромок; вогнутость шва; непровары в корне шва; брызги металла (негласный дефект); поверхностное окисление сварного шва (цвета побежалости).

Форма и размеры сварных швов устанавливаются соответствующей НТД (ГОСТ, ОСТ, РД, ТУ, СТП) на каждый способ сварки и указываются на сборочных чертежах, картах технологического процесса сварки, технологических процессах.

При сварке плавлением наиболее частыми дефектами сварных соединений являются неравномерность швов, грубая чешуйчатость.

При автоматической сварке дефекты возникают вследствие колебания напряжения в сети, проскальзывания проволоки в подающих роликах, неравномерной скорости сварки из-за люфтов в механизме передвижения, неправильного угла наклона электрода, протекания жидкого металла в зазор.

При ручной и полуавтоматической сварках дефекты могут быть вызваны недостаточной квалификацией сварщика, нарушением технологических приемов, плохим качеством электродов и других сварочных материалов.

Трещины (по направление: продольные, поперечные, разветвленные; по образованию: горячие, холодные) – дефект в виде разрыва в сварном шве по линии сплавления или в околошовной зоне (рис. 1). 

Рисунок 1 – Трещины 

Причины образования – жесткое закрепление изделия; большое время между сваркой и термообработкой; большая скорость охлаждения; ошибка в проектировании сварного шва (близко расположенные концентраторы); нарушение технологии (температура подогрева, порядок наложения швов); нарушение защиты, некачественный основной металл, большое содержание в металле серы и фосфора. Наиболее опасный и недопустимый дефект. Исправление – подварка с предварительной разделкой или засверловкой концов трещины.

Включения (шлаковые, оксидные, вольфрамовые, нитридные) – дефекты в виде неметаллических частиц или инородного металла в металле шва (рис. 2). 

Рисунок 2 – шлаковые включения

Возникает из-за некачественной подготовки поверхности, некачественного основного металла, нарушения технологии сварки, нарушения защиты сварочной ванны. Имеют сферическую или продолговатую форму, а также в виде прослоек. Является концентратором напряжения. Исправление – зачистка с последующей подваркой.

Поры сварного шва (одиночные, рассеянные, скопления, цепочка) – дефект сварного шва в виде полости округлой или продолговатой формы, заполненной газом (рис. 3). 

Рисунок 3 – Поры

Образуются из-за влажного флюса, отсыревших электродов, некачественной подготовки свариваемых кромок и поверхности сварочной проволоки, увеличенного диаметра электрода, длинной дуги, увеличенной скорости сварки, некачественной защиты сварочной ванны, некачественного основного металла. Возникает при сварке алюминиевых и титановых сплавов, в глубоких стыковых швах, при затруднении дегазации. Приводит к ослаблению сечения и снижению герметичности. Исправление – единичные поры оставляют, во всех остальных случаях зачистка или выборка с последующей подваркой.

Кратеры – дефекты в виде воронкообразного углубления, образовавшегося в результате внезапного прекращения сварки или быстрого отключения сварочного тока. 

Рисунок 4 – Кратеры

Образуется в результате нарушения техники сварки, которое приводит к ослаблению сечения. Сопровождается усадкой и трещинами усадочного происхождения. Кратер – концентратор напряжения. Исправление – удаление дефектного участка и заварка. 

При автоматической сварке используют технологические планки для вывода кратера или плавное отключение тока. 

Наплывы на сварном соединении – дефект в виде натекания жидкого металла на поверхность основного или ранее выполненного валика и несплавление с ним (рис. 5). 

Рисунок 5 – Наплыв

Причины образования дефекта – большой ток, большая скорость сварки, длинная дуга (повышенное напряжение), смещение электрода, большая скорость подачи присадочной проволоки, наклон электрода (неправильное ведение). Возникает с лицевой стороны соединения или обратной из-за некачественного поджатия к подкладке и, как правило, при сварке в горизонтальном и вертикальном положении, а также на спуск и на подъем.

Наплывы – концентраторы напряжения. Исправление – зашлифовка.

В кольцевых швах наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода от зенита. В местах наплывов часто выявляются непровары, трещины и другие дефекты

Подрезы зоны сплавления (односторонний, двухсторонний) – дефекты в виде протяженного углубления вдоль линии сплавления основного металла и шва (рис. 6). 

Рисунок 6 – Подрез

Образуется из-за большого тока, большой скорости сварки, длинной дуги, наклона электрода (неправильное ведение). Как правило, возникает при сварке концентрированными источниками в режиме глубокого проплавления, а также при сварке угловых швов. Этот дефект является концентратором напряжения. Он приводит к ослаблению сечения. Исправление – заглаживание дугой при неглубоких подрезах и подварка при глубоких подрезах. 

При сварке угловыми швами подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону от вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание металла на горизонтальную полку. В результате на вертикальной полке появляются подрезы, а на горизонтальной – наплывы.

При газовой сварке подрезы образуются из-за повышенной мощности сварочной горелки.

Неплавное сопряжение сварного шва – дефект в виде резкого перехода поверхности сварного шва к основному металлу. Причины образования дефекта – несоблюдение техники сварки, большая скорость подачи присадочной проволоки. Концентратор напряжения, который возникает в угловых швах. Исправление – зашлифовка или прокатка роликами.

Непровары (в корне шва) – дефект в виде местного несплавления вследствие неполного расплавления свариваемых кромок или поверхностей ранее выполненных валиков (рис. 7). 

Рисунок 7 – Непровар

Причины образования дефекта – малая погонная энергия, неудовлетворительная подготовка поверхностей, неправильная форма разделки, большая величина притупления, малые зазоры, смещение электрода, некачественная зачистка шва после выполнения прохода. Наиболее характерно при сварке алюминиевых сплавах и под флюсом. Является концентратором напряжения. Трудно выявляются в кольцевых швах.

Исправление – подварка с удалением корневой части.

Брызги металла – дефект в виде затвердевших капель жидкости металла на поверхности сварного соединения. Причины образования дефекта – несоблюдение техники сварки и длинная дуга. Возникает при сварке толстопокрытыми электродами, в СО2 или электролучевой сварке с глубоким проплавлением. Исправление – вырубка. 

Вогнутость корня шва – дефект в виде углубления на обратной поверхности сварного одностороннего шва. Причины образования дефекта – большие зазоры и малое притупление. Этот дефект возникает в стыковых и угловых швах, который приводит к ослаблению сечения шва. Исправление – подварка.

Рисунок 8 – Вогнутость корня шва

Смещение сваренных кромок – дефект в виде несовпадения сваренных кромок по высоте из-за некачественной сборки сварного соединения. Возникает, как правило, при сварке стыковых тонкостенных элементов с нарушением технологии сборки. Является концентратором напряжения. 

Рисунок 9 – Смещение свариваемых кромок

Свищ сварного шва – дефект в виде несквозного углубления в сварном шве, образовавшийся из-за некачественного основного металла или нарушения защиты сварочной ванны (рис. 10). Сопровождает поры и трещины, выходящие на поверхность. Наиболее часто возникают при сварке в СО2. Исправление – подварка с разделкой. 

а

б

Рисунок 10 – Свищ сварного шва

Поверхностное окисление сварного соединения – дефект в виде окисной пленки с различными цветами побежалости на поверхности сварного соединения. Возникает из-за малого расхода защитного газа, наличия примесей в защитном газе, загрязнения поверхности сопла, неправильного подбора диаметра сопла и расстояния его от поверхности металла, отсутствия дополнительных защитных козырьков, нарушения техники сварки. Возникает при сварке активных металлов. Исправление – зачистка поверхности

Рисунок 11 – Поверхностное окисление сварного шва

.                      

Задание на лабораторную работу: 

1)                 Прочитать общие сведения и составить конспект материала, который незнаком (для каждого индивидуально, особенно обратить внимание на определение «дефекта»);

2)                 Самостоятельно заполнить табличку с обнаруженными дефектами, указать их признаки, причины образования;

3)                 Сделать технически грамотный вывод по проделанной работе.

Отчет по работе должен содержать

1)  Титульный лист, цель работы, оборудование и расходные материалы;

2)  Заполненная таблица с дефектами;

3)  Вывод по проделанной работе

Внешние дефекты сварных соединений