3 вида дефектов сварных швов, которые нужно знать любому специалисту

В нашей статье вы узнаете о разновидностях наиболее часто проявляющихся дефектов, их классификации и способах недопущения в процессе работы. Для Вас мы подобрали изображения часто встречающихся дефектов, а также полезный видеоматериал.

Что такое дефекты сварных соединений

Для создания единого понимания процесса сварных соединений, все характеристики швов образованных при сварочных работах определяются установленными стандартами. Любые несоответствия получившегося соединения в сравнении со стандартом, называются дефектами сварных соединений.

Виды дефектов сварных швов

Все дефекты, проявляющиеся как от нарушения технологического процесса сварки, так и от неправильной подготовки соединяемых деталей, делятся на три основных вида:

Сквозные

Они же проникающие. Под данную категорию подходят любые дефекты сварки, образованные прожогами, непроварами, трещинами, раковинами и прочими несоответствиями сквозного характера;

Внутренние дефекты

Второе название структурные. Чаще всего образовываются при недостаточном опыте мастера и нарушениях в работе. Характеризуются плохим качеством шва, пористостью, ломкостью в месте соединения и наличием шлака, не видимого при внешнем осмотре;

Внешние дефекты

Наружные дефекты сварных швов как правило видно сразу и сразу же можно устранить. Кстати, сквозные дефекты тоже относятся к разновидностям наружных. Проявляются как наплывы, неравномерные сварные соединения, кратерные прожоги, плохие стыки и подрезы сварного шва, все это признаки внешних дефектов.

Классификация дефектов сварных соединений

Полный перечень всех несоответствий при проведении сварочных работ и основных причин возникновения дефектов можно найти в специализированной литературе, основанной на стандартах ГОСТа 30242-97.

Разберем классификацию дефектов, наиболее часто встречающихся как на производстве, так и в частной практике.

1 группа трещины

Один из наиболее опасных видов дефектов, проявляющихся при сварке. Их опасность заключается в том, что они могут иметь малозаметный вид и в то же время полностью разрушить соединение при наведении на него полезной нагрузки.

В процессе работы, могут образовываться горячие и холодные трещины при сварке. Разберем их особенности подробнее.

Холодные трещины

Как правило образуются сразу после завершения работ, но могут проявляться и спустя некоторое время. Основной причиной их появления принято считать некомпенсированные напряжения свариваемого металла. Такие трещины могут появляться даже при соблюдении всех правил сварочного процесса, но при недостаточно тщательной подготовки материала – плохое прилегание деталей или непросушенные электроды.

Горячие трещины

Самый коварный вид трещин, могут появляться как на внешней поверхности, так и внутри структуры металла. Образовываются в период остывания металла, когда сковывающие металл напряжения действуют на стабилизирующийся под воздействием температуры металл.

Чаще всего проявляются в зоне сварного шва, но при превышении термического воздействия на металл, могут появиться и в любом другом чрезмерно нагретом месте.

Макроскопические трещины

Визуально обнаруживаемые трещины, проявляющиеся в местах сварочных соединений и характеризующиеся малыми размерами. При должной очистке шва от шлака могут быть отчетливо различимы невооруженным глазом или с применением слабой оптики (например, увеличительного стекла с кратностью увеличения не более 3х).

Микроскопические трещины

Трещины сверхмалых размеров, практически не обнаруживаемые при внешнем осмотре даже с использованием оптики малого увеличения. В частной практике такие трещины не выявляются по причине отсутствия специального оборудования. На производстве для выявления и отбраковки деталей с микроскопическими трещинами шва применяют оптические приборы большого (50 и выше) увеличения, или электронные анализаторы.

Продольная трещина

Наиболее часто встречающийся вид трещин. Может быть, как микро, так и макроскопической. Детектируется по внешнему виду расположения. Проявляется при подведении нагрузки на шов до полного его застывания и ориентируется вдоль всей оси соединения.

Поперечная трещина

Такая трещина пересекает сварной шов перпендикулярно его оси и может быть следствием внутренних напряжений, нарушений технологического процесс или динамических ударов по шву. Визуально может располагаться внутри самого металла, на поверхности или рядом со швом, в месте куда приходилось максимум термического воздействия.

Радиальные трещины

Встречаются довольно редко, и в основном в твердых металлах. Отличительной особенностью радиальных или звездообразных трещин является точка (ось дефекта), от которой расходятся лучи трещины. По месту локализации встречается в теле металла или в местах соединения швов двух осевых направлений.

Трещина в кратере

В процессе сварочных работ иногда появляются углубления – кратеры, что само по себе является дефектом. Трещины в кратерах образуются в связи с тем, что в таких местах толщина сварного шва минимальна и все существующие напряжения действуют на нее с максимальным усилием.

Кратерные трещины могут быть любого вида из рассмотренных ранее – продольные, поперечные или звездообразные.

Раздельные трещины

Отдельный вид трещин. Под таким термином понимается группа или набор (от 3 и более) трещин различного вида, отличающихся как по направлению, так и по структуре локализации. Могут быть в разных слоях металла оного и того же шва.

Разветвленные трещины

Основной причиной появления таких трещин служит высокая динамическая нагрузка на шов, в котором уже имеется одна или более трещина любого вида. В большинстве случаев разветвления являются продолжением большой продольной трещины и без немедленного вмешательства заканчиваются полным разрушением шва по всей его площади.

2 группа поры

Поры в сварном шве опасны тем, что зачастую не обнаруживают себя до самого разрушения металла. Проявляются в виде микроскопических полостей внутри структуры самого металла вследствие повышенного газообразования в процессе сварки.

Иногда затвердевание металла происходит настолько быстро, что не все образованные под воздействием кипения металла пузырьки воздуха и газа успевают выйти наружу. После полного застывания шва, такие пузырьки образуют внутри металла поры различного диаметра.

Среди причин образования пор выделяют пять основных факторов.

1. Низкое качество электродов. Причем даже изначально хорошие электроды могут способствовать образованию пор если их не просушить перед применением.
2. Работа в условиях повышенной влажности или под дождем.
3. Высокое содержание примесей (например, углерода) в металле одной из свариваемых деталей, электроде или сварочной проволоке.
4. Торопливая работа. Большая скорость ведения электрода влечет за собой плохой разогрев металла и его быстрое (до выхода газов) застывание.
5. Сварка изделий, не очищенных от грязи, шлака, окислов и ржавчины. Все это начинает химически взаимодействовать с основными металлами и проявлять дополнительное газообразование.

Газовая пора

Непроникающее отверстие в сварочном шве или рядом расположенной зоне термического воздействия. Визуально отличается от всех других повреждений практически идеальной геометрически правильной круглой формой.

Образовывается исключительно из-за большого скопления газов и продуктов вспомогательного горения в зоне сварки.

Поверхностная пора

Название говорит само за себя. Пора по структуре и причинам появления схожая с газовой, но отличается от нее визуальной формой. Может быть круглой, овальной, продолговатой или более сложной формы. Как правило не проникает глубже трети толщины металла и редко встречается внутри самого шва.

Скопление пор

Скопление пор выглядит как множество неглубоких отверстий различной формы и диаметра расположенных рядом друг с другом на одном или нескольких участках сварного шва. Появляется там, где было допущено излишне долгое кипение металла. Расстояние между рядом стоящими порами примерно равно их среднему диаметру.

Цепочка пор

Тоже самое скопление, за тем исключением, что расположение пор похоже на правильную линию. Чаще всего образовываются при сварке двух изделий с разным составом металла и располагаются вдоль оси сварного шва. Расстояние между отдельными порами чуть больше диаметра самого большого дефекта.

Равномерно распределенная пористость

При таком дефекте, поры распределены по всей поверхности сварного шва на большом и примерно равном расстоянии друг от друга. От ранее рассмотренной цепочки отличаются прежде всего расстоянием между порами, и причинами образования. Чаще всего возникают от нарушений технологического процесса сварки.

Продолговатая полость

Пора, имеющая вытянутую структуру неправильной формы. Ось продолговатости поры как правило совпадает с направлением оси самого шва. Пора имеет небольшие размеры. Длинная часть поры в 3-4 раза превышает короткую.

3 группа твердые включения

К третьей группе дефектов относят изделия в сварных швах которых присутствуют инородные металлы или включения любой другой структуры. Такие включения делают шов менее прочным и ослабляют его сопротивление к нагрузкам.

Борьба с твердыми включениями сводится к механической зачистке. Выпиливанию или вырубанию поврежденного участка и его повторному завариванию.

Шлаковое включение

Опасный дефект, встречающийся там, где отсутствует газовая защита сварочной ванны и допускаются нарушения процесса работы. По своим размерам может достигать нескольких сантиметров и в связи с этим очень сильно ослабляет структуру шва.

Так как шлак очень легкий, то он всегда всплывает на поверхность расплавленного металла. Оказаться внутри шва он может по причине неправильного ведения электрода начинающим специалистом, при малой силе тока или при наплыве расплавленной массы (например, при наложении вертикального шва снизу-вверх).

Флюсовое включение

Имеет место только при неправильном использовании флюса в процессе сварки. Флюс, как и шлак старается остаться на поверхности, но иногда (при попадании в расплавленный металл, неоправданно высокая грануляция, плохая реакция флюса с металлом) остается внутри металла. Включение может образоваться как в одном месте, так и по всей площади шва.

Оксидное включение

Образуются внутри структуры соединения и сильно ослабляют его прочность. Часто встречаются в швах, выполненных в гаражных условиях без предварительной зачистки свариваемых поверхностей. Ослабляющая шов оксидная пленка может появиться при химической реакции металла с ржавчиной, следами реактивов, краски, масел и прочих загрязнений.

Металлическое включение

Образования внутри шва сплавов металла, не относящегося ни к одной из свариваемых деталей. Наиболее часто образуются при попадании в сварочную ванну цветного металла или кусочков неплавящегося (вольфрамового) электрода по составу отличающегося от основной массы.

Появление инородных металлических включений можно выявить еще на этапе работы по характерному треску и резким вспышкам электрической дуги.

4 группа

К четвертой группе относят дефекты, образованные по причине недостаточной квалификации мастера и различают следующие их разновидности.

Несплавление

Дефект образуется при быстрой сварке, когда электрическая дуга не успела равномерно расплавить обе стороны свариваемого металла. Такой же эффект проявляется при выборе неподходящего для данного соединения угла наклона электрода.

При несплавлении шов визуально выглядит хорошо, но при этом прочного соединения с одной из сторон нет.

Непровар

По причине визуальной схожести, непровар часто путают с линейной трещиной. Данный дефект образуется при недостаточной мощности сварочного аппарата, слишком малом зазоре соединяемых деталей, неправильно выбранном сечении электрода или малом токе сварки. Непровар может быть, как внутренний, так и поверхностный. Чаще всего случается при соединении толстого металла и многослойном наложении швов (например, при заполнении металлом полостей и отверстий в деталях).

Свищ

Визуально выглядит как цилиндрическая полость направленная перпендикулярно направлению шва. Может образоваться как при множественном выделении газа от химической реакции металла с окислами и ржавчиной, так и без видимых на то причин.

У неопытных мастеров свищи являются следствием замыканий, некорректного разжигания дуги и резкого гашения. Удаляется зачисткой, засверливанием и повторным наложением шва.

Кратер

Естественный дефект образующийся при резком отделении электрода от сварочной ванны. Чаще всего кратеры встречаются в местах соединения швов двух направлений или на окончаниях соединения. Методы устранения кратеров аналогичны всем ранее рассмотренным дефектам – механическое удаление и наложение шва заново.

Полезная статья – Как сварить ворота

Группа 5 нарушение формы шва

Очень часто нарушения формы шва формально не считают дефектом, но визуальная неправильность сварного соединения в 90% случаев указывает на наличие внутренних отклонений от требований к конкретному соединению.

Подрез

Дефект хорошо различим невооруженным глазом, и на глаз же определяется необходимость его устранения. Визуально выглядит как небольшое углубление на внешней (прилегающей к одной или обеим сторонам свариваемого материала) стороне шва. Часто появление такого дефекта спровоцировано слишком большим сварочным током.

Усадочная раковина

Визуально различимый подрез, ось которого направленна перпендикулярно направлению шва. Может наблюдаться как с одной, так и с обеих сторон сварочной ванны. Для недопущения таких несоответствий немного уменьшают величину подаваемого на электрод тока. В случае ее возникновения ее заплавляют несколькими короткими замыканиями электрода.

Превышение выпуклости стыкового шва

Слишком большой объем наплавления шва. Визуально выглядит как горка металла тупоконечной формы. При недостатке времени данное несоответствие дефектом не считают. Если же эстетический вид шва критичен, то несоответствие легко устраняется механическим снятием верхней части шва и последующей его шлифовкой.

Важно! На таких предприятиях как Газпром и Транснефть дефект является недопустимым и стык заставят вырезать.

Превышение выпуклости углового шва

Происходит из-за неравномерного ведения электрода при работе. Может проявляться в виде «наплыва» металла в конце шва или периодически на всем его протяжении. Опасности в разрушении скрепленных деталей не несет. Устраняется методом шлифования при условии свободного доступа к шву рабочей области шлифовального инструмента.

Превышение проплава

В случае если сварке подвергается тонкий металл, сварочный ток слишком велик, или мастер задержал электрод на одном месте сверх установленного времени, на обратной стороне сварного шва может появиться наплыв похожий на каплю.

Неправильный профиль сварного шва

Существуют определенные норму углов касательных между сечением плоскости детали и наплавленным металлом шва. При выявлении уменьшения данного значения, профиль полученного шва считается неправильным.

Наплыв

Образуется при нарушении технологии сварки, высоком токе или грязных поверхностях изделий. Представляет собой область расплавленного металла, лежащего на плоскости одной из свариваемых деталей, но не приплавленный к ней. При отсутствии других критичных дефектов, просто отбивается ударным инструментом или шлифуется.

Линейное смещение

Больше относится к дефектам расположения деталей к самому шву. Под линейным смещением понимается такое расположение свариваемых деталей относительно друг друга, когда их плоскости параллельны, но находятся на разных вертикальных уровнях.

Угловое смещение

Дефект выявляется, когда нет претензий к сварочному соединению двух свариваемых под углом друг относительно друга деталей, но вот получившийся в результате угол не соответствует техническому заданию. Устраняется резкой шва и повторным его наложением или в некоторых случаях допускается ремонт стыка. Он заключается в выборке металла шва и повторной заварке.

Натек

Естественное образование расплавленного металла под действием силы тяжести. Частое явление при работе на вертикальных поверхностях и при изготовлении потолочных швов. Особой опасности не несут, если важен эстетический вид конечного результата, то натек срезают механическим инструментом.

Прожог

Опасный дефект характерный для работы высоким током на тонком металле. Вследствие избыточной температуры, концентрированной в одной точке область расплавленного металла, образует настолько большую сварочную ванну, что металл вытекает из нее в противоположную от работы сторону и образует в заготовке сквозное отверстие.

Неполное заполнение разделки кромок

Чаще всего появляется при работе сварочных аппаратов с проволокой или иными присадочными материалами. Проявляется в виде небольшой канавки вдоль всего шва или на отдельных его участках.

Чрезмерная асимметрия углового шва

Принято считать, что в угловых швах катеты треугольного шва должны быть равны или примерно равны друг другу. Асимметрия появляется, когда длина одного из катетов критически отличается от величины другого.

Неравномерная ширина шва

Визуально воспринимается как шов с разными показателями ширины по всей своей длине. К прочностным характеристикам самого шва в данном случае его визуальное восприятие отношения не имеет и в большинстве случаев не требует доработки.

Неровная поверхность

Вертикальная высота такого шва неравномерна на отдельных участках или полностью. Кроме неэстетического внешнего вида ничем не проявляет свою дефектность.

Вогнутость корня шва

Канавка или ямка в корне шва образованная из-за сильного перегрева участка. После стабилизации металла происходит его локальная усадка и как следствие небольшие «провалы» в поверхности.

Полезная статья – Как настроить полуавтомат для сварки тонкого металла

Группа 6 прочие дефекты

К шестой группе дефектов относятся любые проявления несоответствий, не подходящие под классификацию первых пяти групп.

Случайная дуга (ожог металла)

Появляется при случайном поднесении электрода к поверхности и резком его отведении. Небольшое по структуре повреждение поверхности металла, находящегося в одной плоскости со швом. Опасно только при работе с нержавейкой (способствует появлению коррозии в месте ожога).

Брызги металла

Так же, как и с ожогом несут опасность только при работе с металлами, имеющими внешний защитный слой. В остальном кроме испорченного внешнего вида никак себя не проявляют. Образуются при разбрызгивании расплавленного металла и застывании капель на поверхности.

Поверхностные задиры

Любые повреждения внешнего слоя металла, вызванные механическим воздействием. Чаще всего задиры появляются после шлифовки крупным зерном или неаккуратного удаления ранее приваренных деталей.

Утонение металла

Вся поверхность металла правильной заготовки имеет равную толщину. При механической обработке или шлифовке отдельных участков может случиться так, что выбрано слишком много металла и деталь в этом месте стала тоньше среднего значения.

Дефект устраняется навариванием дополнительного слоя металла и чистовой шлифовкой.

Контроль качества исходных материалов технологии и квалификации сварщиков

Контроль качества проводят специалисты имеющие твердую базу теоретических знаний и практического опыта в сварке. Целью контроля является выявление недопустимых дефектов сварных соединений, при которых дальнейшая эксплуатация всей конструкции недопустима или даже опасна.

Оценивая предполагаемое звено эксплуатации сварной конструкции, специалист руководствуется той или иной методикой контроля.

Полезная статья – Выбор марки электродов для сварки

Методы контроля сварных соединений

Все методы выявления дефектов сварочных швов основаны на физических или химических свойствах металлов. Как правило, в местах, имеющих порывы, трещины, поры и другие дефекты, структура металла будет неоднородной.

Рассмотрим основные способы детектирования неоднородностей сварных соединений.

Радиационный способ

Наиболее точный способ поиска дефектов из всех. К недостаткам способа можно отнести стоимость и габариты оборудования, в связи с этим применяется редко и только для деталей с наиболее ответственным предназначением.

Для понимания процесса радиационный способ можно сравнить с рентгеном только для металлических изделий. На получившемся снимке отчетливо видно все дефекты, а также их места расположения и даже структуру.

Ультразвук

Доступный и повсеместно используемый метод выявления дефектов. Аппаратура ультразвуковой проверки существует как в стационарном, так и в мобильном (переносном) варианте. По причине удобства и сравнительно небольшой стоимости применяется даже в небольших частных мастерских.

Методика работы основана на физических свойствах звуковых волн по-разному отражаться от разнородных структур металла. Прибор регистрирует отклонения в отражении волн и выдает результат понятный специалисту дефектологу.

Подробно читайте про ультразвуковой контроль сварных соединений в нашей статье по ссылке.

Визуально измерительный способ

Способ применяемый в обязательном порядке даже если планируется более тщательная проверка с помощью ультразвука или радиации.

С контролируемого шва сбивают шлак и окалину, протирают исследуемое место техническим спиртом, растворителем или изопропанолом после чего протравливают слабым (5-10%) раствором азотной кислоты. На получившейся чистой, матовой поверхности хорошо различимы все дефекты поверхностного характера.

Подробно о том, как производится подготовка кромок под сварку читайте в нашей статье.

Все дефекты сварного шва подлежат обязательному устранению

Мастер производящий сварку несет персональную ответственность за выполненную работу. Не обнаруженные дефекты сварных швов и соединений, или же те, которые были обнаружены, но не устранены могут стать причиной серьезных аварий на производстве – утечек газа и химически активных веществ, прорыва трубопроводов, падение тяжелых металлоконструкций и подобное.

В связи с тем, что невозможно заранее предсказать какой из дефектов является критически важным для жесткости конструкции, а какой никак не повлияет не ее прочность, устранению подлежат все дефекты без исключения.

Способы устранения дефектов

Способ устранения зависит от характера выявленного дефекта. Большинство способов сводятся к механической обработке плохого соединения и повторном наплавлении металла. Рассмотрим способы устранения наиболее часто встречающихся дефектов:

• посторонние включения шлака или других материалов – тщательно зачищают до «здорового» металла и проваривают заново;
• наплывы, подтеки, капли. Большие срубают зубилом, мелкие зачищают напильником или электрошлифовальной машиной до параметров, соответствующих стандартам ГОСТа;
• непровары и подрезы. Всегда устраняются вторым проходом сварочного электрода. Перед повторным наплавлением поверхность вблизи дефекта в обязательном порядке очищается от шлака и окислов;
• поры и свищи. При местной локализации участок вырубают или снимают инструментально грубым зерном, после чего наплавляют новый металл. При выявлении подобных дефектов по всей поверхности шва, соединение разрезается, кромки готовятся зачисткой и шлифовкой. С подлежащих соединению сторон деталей снимается фланец 3-5мм и металл сваривается заново.

Задавайте свои вопросы в комментариях и мы поможем Вам в их решении.