книги / Основы сварочных работ при сооружении магистральных трубопроводов

сивного газообразования, при котором не все газовые пузырьки успевают выйти наружу до затвердевания сварного шва.

шлаковой сварке; г – групповое расположение пор [28]

Размеры пор, образующихся в металле, бывают как микроскопические, так и достигающие нескольких миллиметров. В сварном шве, помимо одиночных пор, могут возникать и скопления пор, а иногда даже раковины и свищи. Они могут быть округлой или вытянутой формы, а их размеры зависят от размеров пузырьков образовавшихся газов.

Причины образования пор в сварных швах следующие:

•низкое качество зачистки свариваемых кромок и присадочной проволоки от загрязнений (окалины, ржавчины, масел и т.п.);

•большая скорость сварки, при которой газы не успевают выйти наружу;

112

•повышенное содержание углерода в основном металле и присадочном материале;

•повышенная влажность (например, сварка при сырой погоде, что отразится на состоянии электродных покрытий, флюса и т.д.).

Наличие пористости в сварном соединении снижает механические свойства металла (прочность, ударную вязкость и т.п.), а также герметичность изделия.

Участок сварочного шва, в котором присутствуют поры, подлежит переварке с предварительной механической зачисткой или строжкой с последующей механической обработкой.

Газовая полость (рис. 46) по ГОСТ 30242 – полость произволь-

ной формы, без углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле.

Газовые полости образуются в сварочной ванне в виде пузырьков газа (водород, азот, окиси углерода и др.), которые застывают в металле при его кристаллизации во время сварки. Отличие газовой полости от газовой поры в форме, т.е. пора имеет практически правильную шаровидную форму, а форма газовой полости приведена на рисунке выше. Газовая пора – несплошность, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. Имеет, как правило, сферическую форму (ГОСТ 30242–97) (рис. 47).

113

Равномерно распределенная пористость – группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва (рис. 48, а, в). Следует отличать от цепочки пор.

Цепочка пор – ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор (рис. 48, б, г).

Продолговатая полость – несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает высоту (рис. 48, д).

а

б

в

г

д

Рис. 48. Изображение пор в металле сварного шва: а, в – равномерное распределение пористости; б, г – цепочка пор; д – продольная полость [28]

114

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 (рис. 49).

Рис. 49. Изображение свища [23]

Свищ образуется при случайных коротких замыканиях вольфрамового электрода или резком обрыве дуги, а также в результате неправильного гашения дуги при ручной и автоматической сварке. Возможной причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке. Исправить такой дефект можно только после полного удаления металла шва на этом участке.

Поверхностная пора – газовая пора, которая нарушает сплошность поверхности сварного шва (рис. 50).

Рис. 50. Поверхностная пора

115

лости, которые способствуют образованию трещин. Кратеры вырубают до основного металла, зачищают и заваривают.

12.1.3. Твердые включения

Подобные включения ослабляют сечение шва, снижают его прочность и становятся зонами концентрации напряжений.

Места швов с твердыми включениями вырубают до здорового металла или удаляют строжкой и впоследствии заваривают.

Твердое включение – твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва (рис. 52). Включения, имеющие хотя бы один острый угол, называются остроугольными включениями.

Рис. 52. Твердое вольфрамовое включение [28]

Шлаковое каналы представляют собой заполненные шлаком несплошности. Канал, как правило, не выходит на поверхность шва (рис. 53). Образуются шлаковые включения при сварке под флюсом в первом проходе двухсторонних стыковых швов, выполняемых на флюсовых или флюсомедной подкладках. Вероятность образования дефектов возрастает с увеличением зазора.

Шлаковые включения в зависимости от условий образования могут быть: линейными; разобщенными; прочими.

Шлак, образующийся при плавлении электродного покрытия или флюса, всегда всплывает на поверхность сварочной ванны. Шлак может оставаться внутри металла только при нарушении техники и технологии процесса (большая скорость сварки, неправильный наклон электрода, плохая зачистка ранее выполненного валика).

117

Чаще всего шлаковые включения остаются в шве в результате подтекания шлака при выполнении корневых валиков и глубоких разделках. Сварка под флюсом кольцевых швов сопровождается шлаковыми включениями из-за несоблюдения рекомендуемой величины смещения электрода (зенита). При сварке в защитных газах шлаковые включения встречаются редко. Шлаковые включения могут иметь размер до нескольких десятков миллиметров и поэтому являются очень опасными. Они уменьшают сечение шва и приводят к концентрации напряжений в нем. Участок шва, на котором шлаковые включения превышают допустимые нормы, подлежит вырубке и переварке.

Рис. 53. Шлаковые каналы: а – после сварки с одной стороны; б – после сварки с двух сторон; в – то же самое, разрез вдоль оси [28]

Флюсовое включение – флюс, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования флюсовые включения могут быть: линейными, разобщенными и прочими.

Флюсовые включения образуются из-за флюса, не вступившего в реакцию с расплавленным металлом шва и не всплывшего на поверхность сварного шва. Причиной образования флюсовых включе-

118

ний являются использование флюса с большой грануляцией, завышение скорости сварки, случайное попадание гранул флюса в сварочную ванну.

Оксидное включение – оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания (рис. 54).

Рис. 54. Оксидные включения, межкристаллитные силикатные пленки в шве, сваренные под высококремниевым марганцовистым флюсом на низкоуглеродистой стали ×9000 [28]

Оксидные включения получаются в результате образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаше всего они возникают вследствие значительных поверхностных загрязнений или при нарушениях защиты сварочной ванны. Также окисные включения могут возникать в металле шва из-за слабой их растворимости и слишком быстрого охлаждения. Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко снижают прочность сварного соединения и могут привести к его разрушению под приложенной в процессе эксплуатации нагрузкой.

Металлическое включение – частица инородного металла, попавшая в металл сварного шва. Различают металлические включения из вольфрама, меди, другого металла.

119

Вольфрамовые включения возникают при нарушении защиты сварочной ванны при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. Кроме этого, вольфрамовые включения появляются при коротких замыканиях или завышенной плотности тока. Особенно часто встречаются вольфрамовые включения при сварке алюминия и его сплавов, в которых вольфрам нерастворим.

Характерными признаками образования вольфрамовых включений являются замыкания, треск и резкая вспышка дуги. Расплавленный конец электрода при этом разбрызгивается и попадает в расплавленный металл в виде мелких (или одного крупного) включений. Если в момент замыкания металл шва был достаточно затвердевшим, вольфрамовое включение останется на его поверхности. Чаще всего электрод замыкается при отделении капли присадочного металла во время сварки стыков в различных (неудобных для сварки) пространственных положениях шва. Отделившийся от электрода кусок вольфрама увлекается расплавленным присадочным металлом внутрь шва.

12.1.4. Зона несплавления и непровар

Несплавление – отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва (рис. 55).

Рис. 55. Зона несплавления при дуговой сварке [28]

120