Окислы на сварном шве

15.02.2022 VT-METALL

Из этого материала вы узнаете:

• Параметры, влияющие на свойства металла сварного шва
• Факторы, влияющие на качество металла сварного шва
• Процесс кристаллизации металла сварного шва
• Испытание металла сварного шва на прочность
• Причины возникновения дефектов

Свойства, качество, процесс кристаллизации металла сварного шва зависят от множества параметров. К первичным относятся расходные материалы, используемые при сварке, свойства металла заготовки, режим работы сварочного аппарата. Вторичные – это среда, в которой производилась сварка, скорость выполнения шва, его остывания и т. д.

Подбирая те или иные параметры, можно заранее прогнозировать, каким получится сварной шов. Также это поможет избежать распространенных дефектов металла. Больше информации о металле сварного шва вы узнаете из нашего материала.

Параметры, влияющие на свойства металла сварного шва

Физические характеристики, определяющие особенности швов, сформированных сваркой, принято называть комплексными механическими свойствами сварных соединений. Подобные свойства зависят от расчетного соотношения механических показателей поверхности шва, зоны обработки, термических особенностей структуры изделия.

• При проведении работ отталкиваются от характеристик металла сварного шва, а любые соединения в норме имеют структуру, приближенную к строению самого материала изделия.
• Сварное соединение называют качественным, если достигнут предел прочности, а текучесть находится на уровне, обеспечивающем достаточную пластичность.
• Равнопрочность сварного шва зависит от ряда технических и физических характеристик, таких как:

• используемые расходники (электроды, флюс, проволоки);
• химические показатели металла сварного шва;
• режим проведения работы;
• методика пайки, резки материала;
• размеры изделия, причем основным показателем, с точки зрения прочности металла сварного шва, является толщина заготовки;
• скорость охлаждения материала;
• вероятная деформация в пластических характеристиках шва.

1. В соответствии с данным регламентом устанавливают физические и технические параметры металла, что упрощает определение его фактических характеристик при переходе от легированного к нелегированному типу и обратно.
2. VT-metall предлагает услуги:
3. Порошковая покраска металла

Ключевые нормы определения механических свойств для сварных швов установлены в ГОСТ 9467-60. Причем подобные методы определения используются в том числе и для операций с применением флюса и иных методов сварки. К последним относится ручная, дуговая, электродуговая сварка автоматом и полуавтоматом.

Факторы, влияющие на качество металла сварного шва

Качество металла сварного шва зависит от ряда факторов, таких как свариваемость, степень подверженности металла термическим воздействиям, окисляемость, пр. Важно учитывать все подобные критерии, чтобы готовые сварные соединения подходили под определенные условия эксплуатации.

Свариваемость металлов является показателем, от которого зависит способность металлов и сплавов при подходящей обработке формировать соединения с заданными параметрами. Специалисты выделяют физическую и технологическую свариваемость.

В любом случае значимую роль здесь играют физические, химические особенности металлов, их кристаллическая решетка, присутствие примесей, степень легирования, пр., что сказывается на надежности металла сварного шва.

Физической свариваемостью называют способность материала образовывать монолитное соединение с устойчивой химической связью. Данное качество свойственно большинству чистых металлов, а также их техническим сплавам и некоторым комбинациям металлов и неметаллов.

Технологическая свариваемость – это реакция материала на сварку и способность сформировать шов с необходимыми характеристиками.

Чтобы определить критерии свариваемости, учитывают такие свойства материалов:

• чувствительность к тепловому воздействию в процессе сварочных работ;
• склонность к росту зерна при сохранении неизменных пластических и прочностных характеристик, структурным, фазовым изменениям в области нагрева;
• химическая активность, которая сказывается на окисляемости металла во время термического воздействия;
• способность сопротивляться поробразованию, растрескиванию в холодном и горячем виде.

Качество сталей во многом зависит от их раскисляемости, которая определяется долей марганца, кремния и ряда прочих элементов в составе металла. Также на нее влияет и то, насколько равномерно распределены эти компоненты. На основании раскисляемости выделяют кипящие стали, маркируемые как «КП», полуспокойные с обозначением «ПС» и спокойные, то есть «СП».

В кипящей стали примеси распределены неравномерно по толщине проката, что наиболее ярко проявляется в случае с серой и фосфором и объясняется неполным раскислением марганцем.

У подобных сталей быстро проявляется старение, формируются кристаллизационные трещины на металле сварного шва и прилежащей к нему области. В результате при температуре ниже 0°C материал становится хрупким.

Спокойная сталь отличается равномерным распределением примесей, благодаря чему не так склонна к старению. Кроме того, на ней меньше отражается повышение температуры при сварке.

Полуспокойная сталь по своим свойствам находится между кипящей и спокойной.

Названные характеристики ложатся в основу выбора метода сварки, способов создания сварного шва, параметров теплового воздействия, пр.

Процесс кристаллизации металла сварного шва

Во время кристаллизации металл сварочной ванны испытывает на себе влияние горячей сварочной дуги и холодного окружающего металла. Иными словами, дуга вводит теплоту, а металл изделия ее отводит.

Переход металла из жидкого состояния в твердое сопровождается формированием кристаллов – это и есть кристаллизация. Металл сварного шва претерпевает этот процесс на протяжении всего процесса сварки.

Сварной шов обладает структурой литого металла. При сварке плавятся кромки заготовки и электродная проволока, подаваемая в зону ванны. Условно, последняя состоит из передней или головной и хвостовой части: в первой идет плавление, а во второй протекает кристаллизация и формируется шов.

Принято выделять первичную и вторичную кристаллизацию. Первичная – это переход жидкого металла в твердое состояние, что сопровождается формированием кристаллов. Сначала образовавшийся кристалл растет свободно, обладает правильной формой.

Но поскольку идет параллельное развитие множества кристаллов, постепенно они начинают касаться друг друга, соответственно, форма нарушается. В итоге они становятся округленными, больше всего напоминающими зерно, поэтому кристаллы обозначают как зерна.

От хода кристаллизации зависит размер зерен: они бывают крупными, различимыми без специального оборудования, и мелкими. Вторые видны только под микроскопом.

Кристаллическое строение металла, сплава называют структурой. Также принято говорить о макроструктуре или строении металлов, которое можно различить невооруженным глазом или при помощи лупы.

Кристаллизация металла сварных швов происходит с гораздо большей скоростью, чем аналогичный процесс со слитками. Это объясняется тем, что интенсивный нагрев сварочной ванны быстро сменяется отводом тепла в заготовку.

Кристаллизация протекает в отдельных тонких слоях. Когда сформировался первый слой кристаллов, охлаждение металла замедляется на фоне выделения скрытой теплоты от протекающего процесса. Далее затвердевает второй слой, и так дальше по всей ванне.

Кристаллизационные слои имеют толщину от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров – конкретный показатель определяется объемом сварочной ванны и особенностями теплоотвода. Столбчатые кристаллы каждого нового слоя становятся продолжением предыдущего, благодаря чему кристаллы перерастают из слоя в слой.

Чтобы запустился процесс первичной кристаллизации, должны сформироваться ее центры или зародыши, которые будут непрерывно расти. Данную роль выполняют оплавленные зерна металла, оказавшиеся на дне сварочной ванны.

Далее могут появиться дополнительные центры кристаллизации – обычно это тугоплавкие частицы, обломки зерен или самопроизвольно сформировавшиеся в жидком металле центры.

Во время многослойной сварки функция центров ложится на кристаллы предыдущего слоя. Они растут, присоединяя атомы из окружающего жидкого металла.

Каждый кристалл представляет собой группу элементарных столбчатых кристаллов, один конец которых соединен с общим основанием или оплавленным зерном основного металла. По форме и расположению кристаллов специалисты различают зернистую, столбчатую и дендритную или древовидную структуру остывшего металла.

Испытание металла сварного шва на прочность

Механические испытания сварных швов позволяют определить эксплуатационные характеристики и на их базе рассчитать возможные нагрузки.

Подобные проверки металла сварного шва проводятся различными способами, но всегда предполагают разрушение образцов при помощи разнонаправленных нагрузок. Также здесь используется специальное контрольное оборудование.

В первую очередь выбирают несколько серийных образцов, чтобы при помощи ряда идентичных операций определить пластичность, устойчивость шва к разрушениям.

Для швов, сформированных посредством различных видов сварки существует комплекс исследований. Речь идет о группах методов испытаний с направленными напряжениями:

• Статический метод предполагает постепенное повышение разрушающей нагрузки. Чтобы обеспечить постоянное напряжение, на испытания отводят много времени.
• Динамическое напряжение является мгновенным, не требуя большого отрезка времени для проведения проверки.
• Усталостные способы связаны с неоднократным воздействием на образец, причем количество циклов достигает десятков миллионов, а нагрузка изменяется по знаку, значению.

Без механических испытаний металла сварных швов не обходится серийное производство деталей. При помощи статических проверок оценивают стыковые соединения, замеряют такие физические характеристики швов, как твердость, ползучесть, растяжимость, пластичность, способность к изгибу, пр.

Для этого соединение сравнивают с образцом из целостного металла. На исследования отправляют образцы с зачищенным и не зачищенным валиком.

Стоит пояснить, что условный предел текучести – это напряжение, на фоне которого длина изделия увеличивается на 0,2 %. Испытание на изгиб позволяет контролировать пластичность диффузного слоя. Подобная нагрузка замеряется до появления первой трещины на продольном и поперечном сечении сварного шва.

Такие эксперименты проводят с плоскими и трубчатыми образцами.

С помощью динамических испытаний устанавливают вероятность усталостной деформации шва, прочность на ударный изгиб. Для проверки задают разные условия, а именно нормальную, пониженную и повышенную температуру. Все полученные показатели фиксируются в протоколе в формате графиков, после чего исследуются по типу кривых.

Иногда могут использоваться иные, нормативно утвержденные исследования и расчеты показателей металла сварного шва.

Твердость замеряют в области диффузного слоя и зоны термического воздействия. Для проверки структурной прочности металла задействуют метод металлографии, с помощью которого исследуют такие области, как:

• диффузный слой шва;
• зона термического влияния;
• металл изделия, не испытывавший воздействия повышенной температуры в процессе сварки.

Причины возникновения дефектов

Дефекты могут появляться по объективным и субъективным причинам. Дело в том, что любой вид металлопроката имеет определенный уровень свариваемости, который зависит от метода его изготовления и состава сплава. Если планируется работа с плохо свариваемыми деталями, то в технологических картах изначально прописывается значительный процент брака.

Обычно сварка швов связана с такими проблемами, как:

• нарушение целостности металла;
• деформация элементов под действием внутренних напряжений;
• нарушение формы валика шва;
• изменение геометрии наплавочного валика;
• структурные изменения в металле, а именно меняется размер зерна в зоне фазового перехода сварного соединения.

Внешние дефекты несут меньшую опасность, чем внутренние, и могут быть обнаружены при помощи неразрушающих методов проверки. Однако важно понимать, что рискованно формировать ответственные сварные швы, не имея достаточных знаний и навыков, и лучше обратиться за помощью к специалистам.

Обычно нарушение целостности металла сварных швов и зоны, подвергавшейся температурному воздействию, происходит по таким причинам:

• некачественно проведена обработка стыков, например, плохо выполнена зачистка металла сварных швов от окалины, ржавчины, остатков оксидной пленки, жира и грязи, допущены нарушения в процессе удаления кислорода из металла сварного шва;
• использована наплавочная проволока, электроды, не подходящие к металлу заготовки;
• неисправно оборудование;
• неправильно установлены параметры на регуляторах сварочного аппарата, такие как сила тока, напряжение;
• допущена ошибка при укладке деталей, не учтен коэффициент линейного расширения;
• нарушено расстояние между электродом и заготовкой, из-за чего дуга имеет слишком большую или недостаточную длину.

Сварочные работы сильно влияют на механические свойства низкоуглеродистой стали. А обработка конструкционных сталей приводит к структурным изменениям в зоне термического воздействия, из-за чего снижаются механические показатели соединения. При этом в металле сварного шва появляются закалочные структуры, трещины.

Нужно понимать, что шов, зона термического влияния и металл заготовки, не подвергавшийся воздействию, имеют разную прочность. А значит, во время исследования важно расценивать сварное соединение как неоднородное тело. Разрушения могут происходить в любой из трех названных зон – все зависит от того, где наблюдается самая низкая прочность.

Сегодня удается добиваться равнопрочности сварных швов и основного металла при помощи электродов с качественными покрытиями и других расходников.

Надежность соединений обеспечивается прочностью металла сварного шва, а также зависит от ширины перегретого металла в зоне термического участка, общей ширины материала шва и перегретого металла. Немаловажными факторами становятся характер приложения внешней нагрузки, температура, при которой эксплуатируется изделие, пр.

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Дефекты сварных швов — виды, методы контроля и устранения

Металлоконструкции, сваренные из металла, востребованы в разных сферах жизнедеятельности. Однако во время выполнения сварочных работ могут возникать разного рода дефекты сварных швов. Они сокращают возможный срок службы соединения и снижают уровень безопасности готового изделия. В статье мастер сантехник расскажет, о причинах возникновения дефектов сварных швов и способах их устранения.

Что такое дефекты сварных соединений

Размерные параметры сварного соединения четко определены государственными стандартами, при этом свой ГОСТ есть у каждого вида сварки.

Любые отклонения от установленных нормативно-техническими документами показателей считаются дефектами.

Возникают они как при проведении сварочных работ, так и при нарушении требований в процессе подготовки соединяемых элементов и сборке конструкций в единое целое.

Виды дефектов сварочных швов

В силу разных обстоятельств сварочные стыки могут иметь повреждения, влияющие на их прочностные характеристики. Все виды дефектов сварных соединений разделяются на три основные группы:

• Наружные дефекты. К данной группе относят неравномерность формы стыкового соединения, наплывы, трещины, прожоги металла, подрезы шва, кратеры и другие изъяны, возникающие на поверхности. Обнаружить их можно при визуальном осмотре;
• Внутренние дефекты. Это может быть некачественное сплавление металла, пористость и трещины, сторонние включения (оксидные, шлаковые и неметаллические) и другие, находящиеся внутри шовного соединения;
• Сквозные дефекты. Сюда относят трещины, подрезы, прожоги и другие повреждения, которые изнутри проходят на внешнюю поверхность сквозь шовное соединение.

Дефекты любого вида не допускаются в сварных соединениях и подлежат устранению, особенно касается это случаев, когда металлоконструкции выступают составляющими элементами несущих конструкций и должны выдерживать интенсивные нагрузки.

Характеристики и причины основных дефектов сварки

Не в каждом случае качество сварки соответствует установленным требованиям. Классификация дефектов сварных соединений в полном составе изложена в ГОСТ 30242-97. Но среди всех обозначенных в документе изъянов выделяют основные, которые чаще обычного выявляются при контроле и обследовании соединительных стыков.

Нарушение формы

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.

Трещины

Для сварочных швов наибольшую опасность представляют трещины. Они способны спровоцировать мгновенное разрушение металлических конструкций и привести к трагическим последствиям.

Причинами появления трещин могут быть:

• Неправильное расположение стыков;
• Резкое охлаждение места сварки;
• Неправильный выбор материалов;
• Кристаллизация металла вследствие чрезмерно высоких температур.

• По размеру различают микро- и макротрещины, по типу образования – поперечные, продольные и радиальные.
• Вне зависимости от видов и причин возникновения трещины – это недопустимые дефекты сварных соединений металла.
• Подрезы

Это образующиеся на наружной поверхности шовного валика продольные углубления. Если на шве есть подрез, то в месте его появления уменьшается сечение шва, а также образуется очаг концентрации напряжения.

Превышенная величина сварочного тока – основная причина появления таких дефектов. Довольно часто наблюдаются подрезы в горизонтальных швах.

Наплывы

Это натекший на поверхность избыток металла, который не имеет должного сплавления с соединяемой поверхностью.

Часто наплыв возникает при сварке стыковых или угловых швов в горизонтальном положении. Образуется при недостаточном прогреве основного металла, избытка присадочного материала, наличия окалин на соединяемых кромках.

Прожоги

Такие дефекты являют собой сквозное отверстие, возникшее вследствие вытекания из сварочной ванны расплавленного металла. В данном случае с другой стороны отверстия как правило образуется натек.

Прожог может быть вызван слишком медленным передвижением электрода по линии сваривания, повышенным сварочным током, неплотным прилеганием к основному металлу прокладки или же недостаточной ее толщиной, большим зазором между соединяемыми кромками.

Пережог

Эти дефекты появляются в результате большого сварочного тока или недостаточной скорости сварки. Из-за этого готовое изделие становится очень хрупким. Пережженный метал можно лишь вырезать, а металлы заново заварить.

Непровары

Если на сварочном шве обнаружены локальные несплавления между основным и наплавленным металлом, то дефект такого типа называют непровар. Он существенно понижает прочностные свойства шва и соответственно всей конструкции.

Причины непроваров состоят в следующем: чрезмерно высокая скорость сваривания, некачественная подготовка кромок к сварному процессу, наличие ржавчины, окалин и других загрязнений на соединяемых поверхностях.

Кратеры

Образующиеся вследствие обрыва сварочной дуги углубления в соединительном валике называют кратерами. Такие изъяны существенно уменьшают сечение стыка, что негативно сказывается на прочности.

Кратер опасен тем, что внутри него могут находиться усадочные рыхлости, приводящие к появлению трещин.

Свищи

Поверхностные дефекты в виде полости. Понижают прочность соединительного стыка и провоцируют образование трещин.

Свищи имеют произвольную форму, могут возникать как на внешней поверхности, так и внутри шва.

Пористость

Поры – это заполненные газами полости, образующиеся при повышенном газообразовании внутри металла.

Возникают при наличии разнообразных загрязнений на свариваемых поверхностях, при повышенной скорости сварки, а также повышенной вместительности углерода в используемом присадочном материале.

Посторонние включения

Качество шва существенно ухудшают сторонние включения – оксидные, шлаковые, вольфрамовые, флюсовые и другие включения.

Главная ошибка, приводящая к их наличию – неправильный режим сварки. Любое из присутствующих включений понижает прочность и надежность соединения и подлежит устранению.

Причины появления дефектов

Каждый из всех встречающихся дефектов возникает вследствие конкретных факторов. При этом выделяют причины образования дефектов сварных соединений общего характера:

• Использование некачественных расходных материалов для сваривания элементов;
• Несоблюдение сварочных технологий;
• Низкое качество металла, из которого создаются конструкции;
• Некачественное или неисправное оборудование;
• Неправильный режим сварки;
• Технологические ошибки, вызванные низкой квалификацией сварщика.

Чтобы металлоконструкции получались качественными и выносливыми, следует строго соблюдать нормы сваривания и доверять работы профессиональным сварщикам.

Методы выявления дефектов

Выявление дефектов сварных соединений осуществляется следующими способами:

• Визуальный осмотр и обмер стыковочных швов;
• Испытания стыков на непроницаемость;
• Определение дефекта сварного соединения специальными приборами;
• Испытания образцов на прочность в лабораторных условиях.

Осмотр сварочного шва осуществляется только после очистки его от шлака, устранения застывших брызг металла и других типов загрязнений.

Проверке подлежат размеры и правильность формы соединений, наличие или отсутствие прожогов, кратеров, трещин, свищей и других погрешностей.

Испытание непроницаемости позволяет выявить дефекты сварных соединений трубопроводов, например, поры, трещины, сквозные непровары. Проверяются конструкции несколькими способами:

• Обдуванием или заполнением швов воздухом;
• Поливом струей воды или наполнение отсеков водой под давлением;
• Смазыванием швов керосином.

Если в ходе проверки обнаружен дефект, то деталь возвращается на дополнительную обработку.

Способы устранения дефектов

Любой сварочный процесс сопровождается образованием дефектов, вне зависимости выполняется он инвертором, полуавтоматом, трансформатором или другим оборудованием. При этом выделяют недопустимые и допустимые дефекты сварных соединений, по сложности которых определяется пригодность или непригодность конструкции к дальнейшей эксплуатации.

Способы устранения дефектов сварных соединений выбираются с учетом типа обнаруженного повреждения:

• Прожоги исправляют тщательной зачисткой стыка с последующей его заваркой;
• Для устранения подрезов выполняется наплавка тонкого соединения по всей линии дефекта;
• Исправление трещины осуществляется методом ее полного рассверливания, вырубкой шва на проблемном участке, очисткой поверхностей и повторным завариванием с соблюдением сварочной технологии и действующих нормативов;
• Непровары удаляются путем их вырезания и повторного сваривания;
• Свищи и кратеры вырезаются до достижения основного металла, после чего по-новому завариваются;
• Наплывы аккуратно срезаются, но при этом обязательно следует проверить срез на предмет наличия непровара;
• Деформация при сварке устраняется термическим или термомеханическим способом;
• Все типы дефектов с посторонними включениями устраняют вырезкой и завариванием.

Если в ходе обследования обнаружены технологические дефекты сварных соединений труб, то устранять их следует строго в соответствии нормативных требований одним из методов:

• Механическим без последующей заварки;
• Механическим с завариванием места выборки;
• Вырезкой участка трубы, на котором присутствует дефект;
• Полным удалением шовного соединения и выполнением нового.

При проверке на прочность и герметичность газораспределительных сетей разрешается исправлять дефекты сварных соединений газопроводов в случае, когда сварочный процесс выполнялся дуговой сваркой и не допускается при сваривании газовой сваркой.

Методы контроля сварных соединений

Тот факт, что влияние дефектов на качество сварной металлоконструкции максимизирует риски разрушения изделий доказывать не нужно. Чтобы в процессе сваривания получать действительно надежные, прочные и выносливые конструкции, после завершения работ должен проводиться контроль качества сварных соединений.

Осуществляется контроль сварочных швов поэтапно:

• Предварительный. Включает проверку марки металла, качества заготовок, кислорода, присадочной проволоки и других расходных материалов;
• Контроль в ходе сварочных работ. Подразумевает постоянные проверки режима сварки, исправности оборудования, осмотр швов и измерение их специальными шаблонами. При выявлении отклонений от установленных стандартов сразу же можно провести удаление дефектов сварных соединений;
• Контроль готовой конструкции. Внешние дефекты можно увидеть при обычном осмотре. При необходимости стыки проверяются на плотность, а также подвергаются другим испытаниям.

Все методы контроля сварных соединений разделяются на две группы – разрушающие и неразрушающие. Как правило для выявления дефектов применяются неразрушающие методы, к которым принадлежат:

Внешний осмотр:

• Ультразвуковая дефектоскопия;
• Магнитный контроль;
• Цветная дефектоскопия;
• Радиационная дефектоскопия;
• Капиллярная дефектоскопия;
• Контроль стыков на проницаемость и другие методы обнаружения дефектов сварных соединений.

Методы разрушающего контроля подразумевают испытания отобранных образцов и применяются в основном при необходимости получить параметры сварного шва и зоны термического влияния. Контроль осуществляется химическим анализом, механическими и металлографическими испытаниями.

Видео

В сюжете — Неразрушающие методы контроля качества сварных швов

В сюжете — Дефекты сварных соединений

В сюжете — Дефекты сварки у начинающих

В сюжете — Почему весь шов в подрезах

В сюжете — Главные ошибки начинающих сварщиков

Заключение

Чтобы сварочный шов по всем параметрам соответствовал стандартам качества и заданным требованиям, то начиная с подготовки подлежащих соединению элементов и до окончания сварочного процесса необходимо осуществлять контроль. Это позволит предотвратить основные дефекты сварных соединений или же оперативно их устранить.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Сварка труб «на просвет»

Источник

https://santekhnik-moskva.blogspot.com/2021/07/Defekty-svarnykh-shvov.html

Свойства, состав и форма силикатных оксидных включений в сварных швах

Наиболее часто при дуговой сварке в швах встреча­ются силикатные оксидные включения, под которыми по­нимают включения оксидов в металле со значительным содержанием диоксида кремния.

Наличие в металле швов при дуговой сварке силикат­ных оксидных включений является вполне закономер­ным.

Как уже отмечалось выше, преобладающее количество оксидных включений в сварных швах образуется в результате окислительно-восстановительных реакций между жидким металлом в сварочной ван­не и защитной средой.

Кремний при этом является уча­стником практически всех этих реакций либо как раскислитель металла, либо как элемент, восстанавливаемый из шлаковой фазы, например, при сварке покрытыми электродами и сварке под флюсом.

Наиболее простой и прогнозируемый состав оксидные включения имеют при сварке в защитных га­зах или сварке непокрытым электродом без защиты. При этом количество и состав оксидных включений опре­деляются лишь двумя факторами — количеством и coставом элементов-раскислителей в металле (сварочная проволока и основной металл) и окислительным потенциалом защитного газа.

В металле шва, выполненном в углекислом газе проволокой Св-08Г2С, наблюдаются оксидные включения двух видов: силикатные в виде застывших шаровидных частиц, преимущественно мелкодисперсные, и тонкодисперсные зерна А1203.

В других полях зрения, особенно при увеличениях более х500, наблю­даются мелкодисперсные зерна А1203 в виде скоплений в силикатной оболочке.

Это, по-видимому, связано с тем, что, находясь в твердом состоянии в жидкой стали, А120з не вступает в реакцию с SiO2, а покрывается пленкой силикатов.

Значительное количество включений А1203 в наплав­ленном металле можно объяснить окислением остаточно­го алюминия проволоки и раскислением металла прово­лок алюминием при металлургическом производстве.

Влияние основного металла в данном случае исклю­чено, поскольку выполнялись многослойные наплавки, когда влияние основного металла сведено к минимуму.

Вместе с тем содержание остаточного алюминия в про­волоках, по данным исследований, составляло 0,04—0,07 % [3].

Исследования оксидных включений в металле сва­рочных проволок показали, что они преимущественно со­стоят из глинозема (70—85 %) и бедны оксидами крем­ния (2—5 %) и марганца (7—15 %), которые в условиях выплавки при металлургическом производстве стали успевают достаточно полно коагулировать и переходить в шлак.

При раскислении стали в процессе выплавки алюми­нием вначале образуются крупные, быстро всплывающие частицы продуктов раскисления, а затем на завершаю­щей стадии мелкодисперсные, остающиеся в металле частицы неметаллических включений. Это положение подтверждается данными металлографи­ческих исследований продольных шлифов проволоки марки Св-08Г2С.

Учитывая изложенное, можно пола­гать, что значительная доля находящихся в электродных проволоках дисперсных оксидов алюминия не успевает в процессе сварки выделиться в шлак и остается в ме­талле шва.

Действительно, количество шлака, образующегося на поверхности швов при сварке в С02, может изменяться в широких пределах в зависимости от состава сварочной проволоки и при этом его состав заметно отличается от неметаллических включений в наплавленном металле. Очевидно, это обстоятельство связано с различной способностью оксидов коагулировать и всплывать на поверхность металла в сварочной ванне.

Это положение подтверждают данные, показывающие, что состав шлака и его температура плавления зависят от содержаний кремния и марганца в металле шва.

Таким образом, подавляющее количество образующихся при сварке в С02 оксидов успевает выделиться в сварочной ванне в виде шлака. В наплавленном металле остаются только образовавшиеся в жидком металле сва­рочной ванны продукты раскисления, наиболее обога­щенные оксидами алюминия.

При этом включения окси­дов алюминия следует рассматривать дифференцирован­но от других включений, преимущественно на основе кварцевого стекла, поскольку тугоплавкие оксиды алю­миния за короткий срок существования сварочной ванны не успевает прореагировать с другими включениями ок­сидов и в лучшем случае являются лишь центрами, на которых осаждаются более легкоплавкие включения си­ликатов.

При сварке непокрытой электродной проволокой на­плавляемый металл окисляется кислородом окружающей атмосферы в отличие от сварки в С02.

Состав оксидных включений в металле, наплавленной непокрытой проволокой, существенно отличается от состава включений в металле шва при сварке в С02.

Например, отсутствие достаточного количества раскислителей в наплавляемом металле приводит к тому, что при сварке проволокой СВ-08А в наплавленном металле существенно повышается доля FeO во включе­ниях и увеличивается их общее содержание.

Применение проволоки Св-10НМ из спокойной стали так­же изменяет состав неметаллических оксидных включе­ний — уменьшается количество FeO, но зато возрастает концентрация кварцевого стекла.

Омечается практически полное отсутствие в составе включе­ний А1203 в первом случае (проволока Св-08А) и незна­чительное количество названного оксида при сварке про­волокой Св-10НМ, что можно объяснить отсутствием ос­таточного алюминия в применяемых проволоках.

При сварке под флюсом состав и количество неметал­лических включений зависят от состава применяемого флюса. Это особенно касается оксидов, которые могут вступать в химическое взаимодействие с жидким метал­лом сварочной ванны (МnО, Si02, Сг20з, ТiО2, А120з, Zr02 и др.). Более высокой активности этих окси­дов во флюсе-шлаке соответствует большая концентра­ция их в наплавленном металле.

Данные по сварке покрытыми электродами показывают, что наибольшее количество включений наблюдается в металле, наплавленном электродами с покрытием рудно-кислого типа, наименьшее — с фтористокальциевым покрытием и среднее — с рутиловым покры­тием.

Обобщая результаты многочисленных исследований, можно констатировать следующее. Силикатные оксидные вклю­чения в металле сварных швов при сварке плавлением составляют самую большую группу неметаллических включений.

В металле сварных швов они находятся преимущественно в виде застывших капель (шаровид­ных частиц), но часто их можно наблюдать и в виде со­вершенно правильных шариков, а также стекла в виде кусков и обломков. Химический состав сили­катных шаровидных частиц чрезвычайно непостоянен.

В зависимости от входящих в их состав оксидов меняет­ся цвет, прозрачность и показатель преломления шаро­видных частиц. Как и все стекла, они оптически изотроп­ны.

Другая группа силикатных оксидных включений — Двухфазные включения.

Они возникают в тех случаях, когда более легкоплавкие составляющие, к которым относятся силикаты и закиси марганца и железа, кристал­лизуются (осаждаются) в виде пленок на ранее образо­вавшихся тугоплавких включениях, например, глинозе­ма и шпинелей.

Некоторые двухфазные вклю­чения в сварочной ванне являются следствием расслое­ния твердых растворов оксидов, образующихся при вы­сокой температуре и распадающихся в процессе снижения температуры.

Неметаллические оксидные включения в стали имеют преимущественно эндогенное происхождение и с жидким металлом в сварочной ванне взаимодействуют более ин­тенсивно, чем покрывающий сварочную ванну жидкий шлак. При этом указанные включения в основном имеют размеры, составляющие доли микрометра и лишь незна­чительная часть до 10—15 мкм.

Экзогенные оксидные включения по составу практи­чески мало отличаются от сварочного шлака, образую­щегося при сварке в защитных газах, под флюсом или ручной дуговой сварке покрытыми электродами. Отличи­тельной их чертой являются размеры, составляющие от десятых долей до нескольких миллиметров.

Образованию экзогенных включений, как правило, со­путствуют нарушения режима сварки, в результате чего образуются подрезы в свариваемых кромках. В образу­ющихся полостях при подрезах чаще всего и залегают экзогенные включения и с этой точки зрения их правильней было бы называть шлаковыми включениями.