Кратер в сварном шве

Дефектами сварных соединений называют такие отклонения качества соединений от нормы, которые могут снизить их прочность, сплошность, коррозионную стойкость, жаропрочность и другие характеристики.

В зависимости от вида и размера дефектов их можно подразделить на допустимые и недопустимые. Вид и размер допустимых дефектов обычно указываются в технических условиях или стандартах на данный вид изделия.

По времени возникновения дефекты можно разделить на: образующиеся в процессе сварки, возникающие после сварки и появляющиеся в процессе эксплуатации.

По расположению в сварном соединении дефекты бывают наружные, внутренние и сквозные.

По природе образования дефекты подразделяются на следующие:

а) образующиеся из-за пороков основного металла (расслоения, плены, закаты, трещины, сульфидные включения, раковины, окалинами др.); при этом в сварном соединении могут возникнуть трещины, шлаковые и газовые включения, непровары, прожоги и другие;

б) образующиеся в результате неудовлетворительной подготовки и сборки деталей под сварку (непровары, превышение кромок, дефекты формирования и другие);

в) появляющиеся вследствие несоответствия химического состава основного и присадочного металлов и неудовлетворительной свариваемости (трещины, дефекты структуры, низкие механические и физико-химические свойства соединения);

г) обусловленные составом и технологическими свойствами присадочного металла, флюса и защитных газов (трещины, поры, шлаковые включения, плохое формирование, повышенное содержание серы и фосфора и другие);

д) пороки швов, связанные с неправильным ведением процесса сварки или последующей термообработки сварных соединений (непровары, шлаковые включения, наплывы, подрезы, ослабления швов, закалка околошовной зоны, значительные деформации и другие);

е) возникающие в процессе эксплуатации конструкции (задиры, трещины, деформации, коррозионные повреждения и другие).

Остановимся подробнее на основных дефектах сварных соединений.

Трещина— несплошность, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок. Продольная трещина — трещина, ориентированная параллельно оси сварного шва, может располагаться: в металле сварного шва; на границе сплавления; в зоне термического влияния; в основном металле. Поперечная трещина — трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Оба вида трещин могут быть: в металле сварного шва; в зоне термического влияния; в основном металле. Трещины в сварном шве показаны на рисунке 27. Трещина в сварном шве резервуара показана на рисунке 28.

Рисунок 27 – Трещины в сварном шве

Рисунок 28 – Трещина в сварном шве резервуара

Микротрещина — трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при пятидесятикратном увеличении. Микротрещина сварного шва показана на рисунке 29.

Рисунок 29 – Микротрещина сварного шва

Радиальные трещины (известны как звездоподобные трещины) — трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Радиальные трещины показаны на рисунке 30.

Рисунок 30 – Радиальные трещины (1031) в металле сварного шва, (1033) в зоне термического влияния, (1034) в основном металле

Трещина в кратере — трещина в кратере сварного шва, которая может быть: продольной; поперечной; звездообразной. Трещины в кратере приведены на рисунке 31.

Рисунок 31 – Трещины в кратере

Разветвленные трещины — группа трещин, возникших из одной трещины. Они могут располагаться: в металле сварного шва, в зоне термического влияния и основном металле. Разветвленные трещины приведены на рисунке 32.

Рисунок 32 – Разветвленные трещины (1061) в сварном шве, (1063) в зоне термического влияния, (1064) в основном металле

Газовая полость — полость произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов. Газовая полость показана на рисунке 33.

Рисунок 33 – Газовая полость

Газовая пора — газовая полость обычно сферической формы. Газовая пора показана на рисунке 34.

Рисунок 34 – Газовая пора

Равномерно распределенная пористость — группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва. Равномерно распределенная пористость показана на рисунке 35.

Рисунок 35 — Равномерно распределенная пористость

Скопление пор — группа газовых полостей (три или более), расположенных кучно с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из полостей. Скопление пор показано на рисунке 36. Пористость сварного шва резервуара показана ни рисунке 37.

Рисунок 36 – Скопление пор

Рисунок 37 – Пористость сварного шва резервуара

Цепочка пор — ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор. Цепочка пор показана на рисунке 38.

Рисунок 38 — Цепочка пор

Продолговатая полость — несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает высоту. Продолговатая полость показана на рисунке 39.

Рисунок 39 — Продолговатая полость

Свищ — трубчатая полость в металле сварного шва, вызванная выделением газа. Форма и положение свища определяются режимом затвердевания и источником газа. Обычно свищи группируются в скопления и распределяются елочкой. Свищ показан на рисунке 40.

Рисунок 40 — Свищ в сварном шве

Поверхностная пора — газовая пора, которая нарушает сплошность поверхности сварного шва. Поверхностная пора показана на рисунке 41.

Рисунок 41 — Поверхностная пора

Усадочная раковина — полость, образующаяся вследствие усадки во время затвердевания. Усадочная раковина показана на рисунке 42.

Рисунок 42 — Усадочная раковина

Кратер — усадочная раковина в конце валика сварного шва, незаваренная до или во время выполнения последующих проходов. Кратер показан на рисунке 43. Кратер в сварном шве резервуара показан на рисунке 44.

Рисунок 43 — Кратер в сварном шве

Рисунок 44 – Кратер в сварном шве резервуара

Твердое включение — твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва. Включения, имеющие хотя бы один острый угол, называются остроугольными включениями. Твердое включение показано на рисунке 45.

Рисунок 45 — Твердое включение в сварном шве

Шлаковое или флюсовое включение — шлак, либо флюс, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть: линейными (3011), разобщенными (3012), прочими (3013). Шлаковое включение показано на рисунке 46.

Рисунок 46 — Шлаковое включение

Оксидное включение — оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания. Оксидное включение показано на рисунке 47.

Рисунок 47 — Оксидное включение

Металлическое включение — частица инородного металла, попавшая в металл сварного шва. Металлическое включение показано на рисунке 48.

Рисунок 48 — Металлическое включение в сварном шве

Несплавление — отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва. Различают несплавления: по боковой стороне, между валиками, в корне сварного шва. Несплавление показано на рисунке 49.

Рисунок 49 — Несплавление в сварном шве

Непровар (неполный провар) — несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения. Непровар показан на рисунке 50.

Рисунок 50 — Непровар сварного шва

Нарушение формы — отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения. Нарушение формы показано на рисунке 51. Вогнутость сварного шва резервуара показана на рисунке 52.

Рисунок 51 — Нарушение формы сварного шва

Рисунок 52 – Вогнутость сварного шва резервуара

Подрез непрерывный — углубление продольное на наружной поверхности валика сварного шва, образовавшееся при сварке. Подрез непрерывный показан на рисунке 53.

Рисунок 53 — Подрез непрерывный

Подрез перемежающийся локальный – продольное углубление отдельными участками на наружной поверхности валика сварного шва. Подрез перемежающийся локальный приведен на рисунке 54. Подрез в сварном шве резервуара показан на рисунке 55

Рисунок 54 – Подрез перемежающийся локальный

Рисунок 55 – Подрез в сварном шве резервуара

Усадочная канавка — подрез со стороны корня одностороннего сварного шва, вызванный усадкой по границе сплавления. Усадочная канавка показана на рисунке 56.

Рисунок 56 — Усадочная канавка

Превышение выпуклости стыкового (углового) шва (502) — избыток наплавленного металла на лицевой стороне стыкового (углового) шва сверх установленного значения. Превышение выпуклости стыкового (углового) шва показано на рисунке 57.

Рисунок 57 — Превышение выпуклости стыкового (углового) шва

Неправильный профиль сварного шва (505) — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности сварного шва, менее установленного значения. Неправильный профиль сварного шва показан на рисунке 58.

Рисунок 58 — Неправильный профиль сварного шва

Наплыв — избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним. Наплыв показан на рисунке 59.

Рисунок 59 — Наплыв сварного шва

Линейное смещение — смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются параллельно, но не на требуемом уровне. Линейное смещение показано на рисунке 60.

Рисунок 60 — Линейное смещение

Угловое смещение — смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются под углом, отличающимся от требуемого. Угловое смещение показано на рисунке 61.

Рисунок 61 — Угловое смещение

Натек — металл сварного шва, осевший вследствие действия силы тяжести и не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью. В зависимости от условий это может быть: натек при горизонтальном положении сварки; натек в нижнем или потолочном положении сварки; натек в угловом сварном шве; натекание в шве нахлесточного соединения. Натек показан на рисунке 62.

Рисунок 62 — Натек сварного шва

Прожог — вытекание металла сварочной ванны, в результате которого образуется сквозное отверстие в сварном шве. Прожог показан на рисунке 63. Прожог сварного шва резервуара показан на рисунке 64.

Рисунок 63 — Прожог сварного шва

Рисунок 64 – Прожог сварного шва резервуара

Неполностью заполненная разделка кромок — продольная непрерывная или прерывистая канавка на поверхности сварного шва из-за недостаточности присадочного металла при сварке. Неполностью заполненная разделка кромок показана на рисунке 65.

Рисунок 65 — Неполностью заполненная разделка кромок

Чрезмерная асимметрия углового шва — чрезмерное превышение размеров одного катета над другим. Чрезмерная асимметрия углового шва показана на рисунке 66.

Рисунок 66 — Чрезмерная асимметрия углового шва

Неравномерная ширина шва — отклонение ширины от установленного значения вдоль сварного шва. Неравномерная ширина шва показана на рисунке 67.

Рисунок 67 — Неравномерная ширина шва

Неровная поверхность— грубая неравномерность формы поверхности усиления шва по длине. Неровная поверхность показана на рисунке 68.

Рисунок 68 — Неровная поверхность

Вогнутость корня шва — неглубокая канавка со стороны корня одностороннего сварного шва, образовавшаяся вследствие усадки. Вогнутость корня шва показана на рисунке 69.

Рисунок 69 — Вогнутость корня шва

Пористость в корне сварного шва — наличие пор в корне сварного шва вследствие возникновения пузырьков во время затвердевания металла. Пористость в корне сварного шва показана на рисунке 70.

Рисунок 70 — Пористость в корне сварного шва

Возобновление шва — местная неровность поверхности в месте возобновления сварки. Возобновление шва показано на рисунке 71.

Рисунок 71 — Возобновление шва

Брызги металла — капли наплавленного или присадочного металла, образовавшиеся во время сварки и прилипшие к поверхности затвердевшего металла сварного шва или околошовной зоны основного металла. Брызги металла показаны на рисунке 72.

Рисунок 72 — Брызги металла

Поверхностные задиры — повреждение поверхности, вызванное удалением временно приваренного приспособления. Поверхностный задир показан на рисунке 73.

Рисунок 73 — Поверхностный задир

Утонение металла — уменьшение толщины металла до значения менее допустимого при механической обработке. Утонение металла показано на рисунке 74.

7.1. Внешние дефекты сварных швов

Непровар корня шва

Рис. 149. Непровар корня (18)

Непроваром называется местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой слоев шва при многослойной сварке.

• слишком маленькая величина зазора;
• слишком маленький наконечник горелки;
• слишком мягкое пламя;
• отсутствует грушеобразное отверстие при сварке (сварочное ушко);
• неправильное ведение прутка;
• слишком большая скорость сварки;
• плохая зачистка кромок пред сваркой от окалины, ржавчины, грязи

Непровары, особенно по кромкам и между слоями являются наиболее опасными, так как влияют на прочность сварного шва. Обнаруженные участки с непроваром вырубают до основного металла, зачищают и заваривают вновь.

Рис. 150. Непровар кромок (18)

• недостаточное расплавление;
• односторонне положение горелки;
• опережающая сварочная ванна;
• слишком большое расстояние между ядром пламени и поверхностью металла;
• слишком маленький наконечник

Рис. 151. Подрез (18)

Подрезом называют углубление, расположенное на границе металла шва и основного металла. Глубина подреза по В категории может быть мах. 0,5 мм.

• неправильное ведение прутка;
• неправильное положение горелки;
• слишком жесткое пламя

Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения, а также вызвать местную концентрацию напряжений от рабочих нагрузок. Подрезы исправляют подваркой ниточного шва. Во избежания подрезов следует правильно выбирать режимы сварки.

Рис. 152. Трещина (18)

Трещины являются наиболее опасными дефектами сварных швов. Трещины могут возникать в сварном шве и в околошовной зоне. Трещины по происхождению делятся на холодные и горячие, по расположению — на поперечные и продольные, по размерам — на макро- и микроскопические. Трещины в сварных швах образуются во время и после сварки. Образованию трещин способствует повышенное содержание углерода в наплавленном металле, а также серы, фосфора и водорода. Холодные трещины возникают при температурах 100-300°С в легированных сталях и при нормальных температурах в углеродистых сталях.

Причины образования трещин:

• неправильный режим сварки;
• неправильное расположение швов в сварной конструкции;
• плохо подходящий для сварки металл

Поверхностные трещины в сварных швах вырубают полностью и заваривают вновь. Чтобы в процессе вырубки трещина не распространялась дальше по шву, необходимо перед вырубкой засверлить трещины по концам.

Рис. 153. Наплыв (18)

Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на кромки непрогретого основного металла. Наплывы чаще всего образуются при сварке горизонтальных швов. Они могут быть в отдельных местах и иметь значительную протяженность.

• недостаточно прогретый основной металл;
• неправильный угол наклона мундштука горелки к поверхности металла;
• неправильное ведение прутка

Наплывы срубают и проверяют, нет ли в этом месте непровара.

Протекания корня шва

Рис. 154. Протекания корня шва (18)

• слишком большая величина зазора;
• неправильное ведение прутка;
• слишком жесткое пламя;
• слишком маленькая скорость сварки

Рис. 155. Кратер в конце шва (18)

Кратер это углубление в конце шва.

• резкий обрыв пламени в конце шва

Нужно медленно поднимать пламя. Кратеры уменьшают рабочее сечение шва, снижают прочность шва и могут явиться причинами образования трещин. Кратеры исправляют заваркой с предварительной вырубкой.

Рис. 156. Прожог (18)

Прожог это проплавление основного металла с образованием сквозныз отверстий и натеками с обратной стороны свариваемого металла.

• большой зазор между свариваемыми кромками;
• недостаточное притупление кромок;
• слишком жесткое пламя;
• маленькая скорость сварки

Прожоги исправляют вырубкой дефектных мест с последующей заваркой.

• слишком жесткое пламя;
• маленькая скорость сварки

Перегрев металла характеризуется увеличением размера зерен в металле шва и околошовной зоне, что снижает механические свойства сварного соединения, в особенности ударную вязкость. Поэтому перегретый металл шва обладает повышенной хрупкостью и низким сопротивлением ударным нагрузкам. перегрев исправляют последующей термической обработкой.

Пережог очень опасный дефект. Он характеризуется наличием в структуре металла шва окисленных зерен, которые из-за наличия на них пленки оксидов обладают малым взаимным сцеплением. Пережженный металл хрупок и не поддается исправлению.

• применение при сварке окислительного сварочного пламени;
• плохая защита расплавленного металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха

Во время горения сварочной дуги под электродом на поверхности свариваемого изделия образуется углубление, в котором находится жидкий металл (сварочная ванна). Само углубление называется кратером. При резком обрыве дуги этот кратер оказывается частично не заполненным металлом. В результате уменьшается сечение шва и снижается прочность сварного соединения

Поэтому при обрыве сварочной дуги кратер должен быть обязательно заварен. Чтобы заделать кратер, сварочную дугу зажигают впереди него на основном металле, затем проводят дугой в обратном направлении к уже заваренному шву (при этом пересекая кратер). Пройдя место обрыва, нужно заполнить кратер металлом и только потом вновь двигаться вперед.

Типичная заварка кратера заключается в том, что сварочную дугу вновь отводят на сваренный шов в место образования кратера и медленно удлиняют расстояние от электрода, тем самым наплавляя металл. После заполнения кратера растянутая дуга обрывается, не оставляя углубления в металле сварочного шва.

Имеется два основных способов заварки кратеров, чаще используется 1 способ.

Способы заварки кратера
1 способ	2 способ
Из положения 1 (не обрывая дуги!) смещают электрод на 10-15 мм в положение 2, а затем положение 3, после чего дугу обрывают.	Дугу обрывают в конце сварного шва (1), а затем повторно зажигают (2) для формирования необходимой высоты шва.

Навигация по руководству для новичков в РДС