книги / Основы сварочных работ при сооружении магистральных трубопроводов

Различают несплавления: по боковой стороне, между валиками и в корне сварного шва. Несплавления образуются при дуговой сварке из-за того, что дуга не расплавила часть кромки стыка и не сформировала шов с ее участием. Чаще всего несплавления образуются из-за неправильного выбора формы угла и разделки, плохо зачищенной поверхности кромок, из-за плохой зачистки шва между проходами, химической неоднородности металла, неправильных режимов сварки (маленькая сила тока, завышенная скорость сварки).

Непровар (неполный провар) – несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения, или местное нарушение сплавления между свариваемыми элементами, между металлом шва и основным металлом или между отдельными слоями шва при многослойной сварке (рис. 56). Неполное проплавление (непровар) в стыковых соединениях может возникать в середине сечения при двусторонней сварке или в корне шва при односторонней сварке, как без подкладки, так и на формирующей подкладке, за счет неравномерного ее прилегания.

Характерной особенностью непровара являются его окончания, имеющие вид трещины, размеры которых, например для сплава АМг6, соизмеримы с межзеренными расстояниями. Непровар может также сопровождаться присутствием пор и оксидных включений.

В сварных соединениях, не чувствительных к непровару при статическом нагружении, ослабление сечения шва может быть скомпенсировано усилением или проплавом. Например, усиление шва в стыках труб из низкоуглеродистой стали с кольцевым непроваром по всей длине в корне шва при статических нагрузках полностью компенсирует ослабление сечения, создаваемое непроваром до 20 % от толщины стенки трубы. Сварные соединения, не чувствительные к непровару при статических нагрузках, могут снижать статическую прочность при секционной или многослойной сварке при низких температурах (–60…70 °С). Это связано с повторным нагревом, который создает местную термопластическую деформацию и старение металла. В местах непровара снижается запас

121

пластичности – охрупчивание, что ведет к резкому снижению прочности.

Рис. 56. Непровары вершин угла (а, б) и по кромке шва (в) [28]

В результате непровара снижается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединения до 40 %. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70 %. Непровар в корне шва происходит при недостаточной силе тока или при повышенной скорости сварки. Непровар кромки шва образуется при смещении электрода с оси стыка, непровар между слоями – при плохой очистке предыдущих слоев, большом объеме наплавленного металла. Также причина образования непровара – плохая зачистка металла от окалины, ржавчины и загрязнений, малый зазор при сборке, большое притупление, малый угол скоса кромок, недостаточный сварочный ток, большая скорость сварки, смещение электрода от центра стыка. Участки с непроварами приходится вырубать до основного металла, зачищать и вновь заваривать.

122

12.1.5. Нарушение формы шва

Нарушение формы (500) – отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения. Дефекты формы и размеров сварных швов снижают прочность и ухудшают внешний вид шва. Причины их возникновения при механизированных способах сварки – колебания напряжения в сети, проскальзывание проволоки в подающих роликах, неравномерная скорость сварки из-за люфтов в механизме перемещения сварочного автомата, неправильный угол наклона электрода, протекание жидкого металла в зазоры, их неравномерность по длине стыка и т.п. Дефекты формы и размеров швов косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов в шве.

Подрез непрерывный протяженный (рис. 57, а, б) – углубление продольное на наружной поверхности валика сварного шва, образовавшееся при сварке.

а

б

Рис. 57. Подрез непрерывной протяженности [23]

123

Подрез перемежающийся локальный – углубление продольное отдельными участками на наружной поверхности валика сварного шва (рис. 58, а, б).

а

б

Рис. 58. Подрез перемежающейся локальности [23]

Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и местной концентрации напряжений под влиянием рабочих нагрузок. При электродуговой сварке подрезы возникают при повышенном токе и напряжении дуги, а при газовой сварке – из-за повышенной мощности сварного пламени. Подрезы часто образуются при сваривании горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При ручной дуговой сварке угловых соединений причиной возникновения подрезов часто является неправильная техника выполнения швов, в частности неправильное положение электрода по отношению к оси шва, особенно при работе в стесненных условиях. Иногда подрезы образуются на внутренних валиках швов, выполненных аргонодуговой сваркой. Причиной их образования могут быть плохая сборка (смешение кромок), неточное ведение электрода по разделке.

124

Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит заварке тонким (ниточным) швов электродами малого диаметра.

Усадочная канавка – подрез со стороны корня одностороннего сварного шва, вызванный усадкой по границе сплавления (рис. 59).

Рис. 59. Подрез [23]

При сварке на внутреннем валике иногда образуется усадочная канавка, расположенная по оси шва. Устранить ее можно уменьшением объема сварочной ванны. Для этого необходимо уменьшить притупление или изменить режим сварки, увеличить ее скорость или уменьшить силу сварочного тока.

Превышение выпуклости стыкового шва – избыток наплавленного металла на лицевой стороне стыкового шва сверх установленного значения (рис. 60).

Рис. 60. Превышение выпуклости: а – стыкового шва; б – углового шва [23]

125

Превышение выпуклости углового шва (см. рис. 60, б) – избыток наплавленного металла на лицевой стороне углового шва (на всей длине или на участке) сверх установленного значения.

В процессе сварки из-за неправильных режимов сварки, а также по ряду других причин (низкая скорость сварки, неудобное пространственное положение, однопроходная сварка в узкую разделку) при формировании шва избыток металла кристаллизуется в центре сварочной ванны в виде выпуклости, превышающей допустимые значения. Чрезмерную выпуклость другими словами называют превышением усиления шва. Превышение выпуклости удаляют механическим способом – шлифовальным инструментом.

Превышение проплава (рис. 61) – избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового шва сверх установленного значения (рис. 61, а).

в

Рис. 61. Превышение провара (а), местное превышение провара (б), неправильный профиль сварного шва (в) [23]

126

Местное превышение проплава (рис. 61) – местный избыточный проплав сверх установленного значения (рис. 61, б). Превышение проплава чаще всего возникает из-за плохой подготовки сварочных кромок (неодинаковый зазор в стыке, разная толщина металла по длине шва) и химической неоднородности свариваемого металла.

Неправильный профиль сварного шва – угол α между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности сварного шва, менее установленного значения (рис. 61, в). Причины образования неправильного профиля сварного шва тождественны

слишком длинная дуга, неправильный наклон электрода, большой угол наклона изделия при сварке на спуск, плохая очистка свариваемых кромок.

При выполнении кольцевых швов наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода с зенита. В местах наплывов часто могут выявляться непровары, трещины и др. Наплывы удаляют механическим способом, при этом необходимо проверить, нет ли в этих местах непровара.

Линейное смещение – смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются параллельно, но не на требуемом уровне (рис. 63).

Угловое смещение (рис. 64) – смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются под углом, отличающимся от требуемого.

127

деталей особенно важно соблюдать требования по точности обработки сопрягаемых поверхностей и качеству сборки. Размеры ванны здесь настолько малы, что малейшее нарушение в обработке или сборке приводит к изменению теплоотвода, а значит, к резкому изменению нагрева. В результате чрезмерного нагрева свариваемых кромок ванна мгновенно разрывается, каждая кромка оплавляется самостоятельно и образуется прожог. Прожоги исправляют путем их вырубки, зачистки дефектных мест и заваривания.

Неполное заполнение разделки кромок – продольная непрерывная или прерывистая канавка на поверхности сварного шва из-за недостаточности присадочного металла при сварке (рис. 67).

Рис. 67. Неполное заполнение разделки кромок сварного шва [23]

Неполное заполнение разделки кромок возникает при неправильно выбранных режимах сварки (силы сварочного тока, скорости сварки), а также при неправильном выборе разделки кромок. Устранить данный дефект можно после зачистки и заварки дефектного места.

Чрезмерная асимметрия углового шва (512) – чрезмерное превышение размеров одного катета над другим (рис. 68).

Чрезмерная асимметрия углового шва характерна при сварке металлов с различной теплопроводностью и неудобном пространственном положении сварки.

130