Контроль качества сварных соединений

Продольная разделка.

1-длина выборки не менее 30мм.

45-60о

R 3-6 мм

Поперечная разделка.

Выборка на всю толщину сварного шва не выполняется. Толщина остающегося

металла должна быть не менее 1мм. После выполнения разделки производится

контроль, включая рентгенографический.

заварка дефектного участка.

После заварки зачищаются неровности поверхности с сохранением усиления

шва.

5. повторный контроль сварного соединения неразрушающими методами.

В зависимости от степени ответственности сварных соединений допускается

2-х или 3-х кратная подварка дефектного участка. При этом контролируется

длина подварки и суммарная длина всех подварок на ремонтируемом изделии.

Суммарная длина участков сварных швов с любыми дефекта, подлежащих

доработке посредством подварки, не должна превышать 30% при длине шва 500мм

и 20% при длине шва более 500мм.

Дефектные участки со сквозными трещинами не выбирают, а засверливают по

концам, отступая от края трещины на 10-15 мм. Диаметр сверла – 4 - 5мм.

Дефектный участок затем проваривают на всю толщину. При толщине металла до

2,5мм используется сверло диаметром 1,5-2,5мм.

Непровары в корне шва выбирают, выполняя разделку следующей формы с

обратной стороны:

R 5 мм

15о

Заварку дефектных участков, как правило, осуществляют в основном ручной

сваркой. В некоторых случаях, если это допускается, заварку производят на

автоматах. В качестве присадочного материала при подварке применяют

проволоку той же марки, что и при сварке основного металла. Для алюминиевых

сплавов перед подваркой проволоку протравливают и шабрят до металлического

блеска. Возбуждение дуги при подварке производят на технологической

пластине, а вывод ее после окончания подварки выполняют на сварной шов.

Вывод дуги на основной металл запрещается. Перед подваркой подбирают режим

подварки на технологических образцах, толщина которых равна толщине

подвариваемого участка в зоне участка.

При контактной сварке дефектные точки засверливают с установкой на их

место заклёпок или заваркой отверстия ручной дуговой сваркой. Если

допускается, то ставят повторную точку рядом с первой.

Тема 19. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНЫХ ДЕФЕКТАХ.

Под дефектом понимают каждое отдельное несоответствие продукции

установленным требованиям.

Дефекты в сварных соединениях по происхождению можно разделить на:

1. металлургические;

2. технологические.

Металлургические дефекты возникают при изготовлении отливок и

дальнейшей их прокатке или прессовании.

К технологическим дефектам относят дефекты, полученные при механической

и термической обработке материалов, а также формообразовании свариваемых

элементов методами гибки, штамповки и т.д.

К технологическим дефектам относятся также и сварочные дефекты, которые

классифицируют на дефекты подготовки, сборки и самого процесса сварки.

Дефекты в сварных соединениях можно разделить на три группы:

1. дефекты – несплошности сварного шва или сварных точек (на их долю

приходится примерно 50% всех дефектов);

2. дефекты – искажения формы и отклонения геометрических размеров

сварного шва или сварных точек (примерно 25% всех дефектов);

3. дефекты – несоответствия химического состава и структуры металла

сварного шва или зоны термического влияния.

Дефекты – несплошности сварки плавлением классифицируются по следующим

признакам:

. по возможности выявления :

- явные;

- скрытые.

Явные дефекты выявляют внешним осмотром, а скрытые – методами

неразрушающего контроля.

. по возможности устранения:

- исправимые;

- неисправимые.

Дефекты типа сквозных трещин и прожогов являются, как правило,

неисправимыми и изделия с такими дефектами подлежат бракованию, т.е.

доработка их не допускается.

. по протяжённости

- одиночные (отдельные);

- непротяжённые (расположены компактно);

- протяжённые (вытянутые в линию).

Примером одиночных дефектов является отдельная пора или включение. К

компактно расположенным дефектам относят группу из нескольких пор,

расстояние между которыми не более 2-3 их диаметров. Примером протяженных

дефектов является цепочка пор образующаяся например, при дуговой сварке

алюминиевых сплавов и распологающаяся вдоль линии сплавления.

по форме

- плоскостные (трещины, непровары);

- объёмные (поры, включения).

Плоскостные дефекты являются самыми опасными дефектами в связи с

концентрацией напряжения в их зоне.

. по месту расположения

- наружные (поверхностные);

- внутренние (подповерхностные и глубинные);

- сквозные.

Дефекты могут располагаться и в различных зонах сварного соединения,

т.е. в шве по границе сплавления или в околошовной зоне.

Приведенная классификация дефектов позволяет оптимизировать выбор

методов неразрушающего контроля.

При оценке качества продукции по её дефектности необходимо нормировать

характеристики допустимых дефектов. Эти характеристики классифицируют на:

? абсолютные;

? относительные;

? статистические.

К абсолютным характеристикам относят линейные размеры дефектов (длина,

высота, глубина), их количество в сварном шве и расстояние между ними (для

единичных дефектов). Для компактно расположенных дефектов определяют

площадь дефектного участка, а для протяжённых дефектов определяют их

суммарную длину.

Относительные характеристики дефектности используют для сравнительной

оценки различных технологических решений, например, при выборе метода и

режимов обработки.

К относительным характеристикам относят такие величины, как отношение

линейных размеров дефектов, или суммарную их длину, или число дефектов, к

единичной длине или толщине сварного шва.

Под единичной длиной сварного шва понимают или один погонный его метр,

или – 100 мм (для коротких швов).

Относительной характеристикой является также площадь дефектного

участка, отнесённая к площади поперечного сечения шва для компактно

расположенных дефектов.

К статистическим показателям дефектности относят, например, суммарную

длину дефектов по длине шва, отнесённую к общему числу дефектов.

Статистические показатели используют при анализе большого числа сварных

соединений (100 – 1000) в крупносерийном и массовом производстве.

Нормы допустимых дефектов устанавливают в нормативно-технической

документации.

Тема 20. ДЕФЕКТЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ.

Дефекты сварки плавлением классифицируют по ме

сту расположения на поверхностные, внутренние и сквозные.

К поверхностным дефектам относят:

а) непровары в корне шва;

б) подрезы;

в) наплывы;

г) кратеры;

д) занижение (ослабление) лицевой поверхности шва;

е) вогнутость корня шва;

ж) смещение сваренных кромок;

з) резкий переход от шва к основному металлу (неправильное сопряжение

сварного шва);

и) брызги металла;

к) поверхностное окисление;

л) поверхностные трещины.

К внутренним дефектам относят:

а) поры;

б) включения;

в) оксидные плёнки;

г) внутренние трещины;

д) непровары по кромке с основным металлом и между отдельными слоями;

е) свищи.

К сквозным дефектам относят трещины и прожоги.

Помимо дефектов – несплошностей к дефектам сварки плавлением относят:

искажение формы соединения, связанное с деформацией, и несоответствие

геометрических размеров сварного шва или точек, регламентированным

значениям, установленным НТД (нормативно-технической документацией).

Общие сведения о дефектах сварки плавлением приведены в таблице.

|Дефекты |Определение |Причины образования |Особенности дефекта и |

| |дефекта |дефектов |способы исправления и |

| |(ГОСТ 2601-84) | |исключения его |

| | | |образования |

|Непровары |Дефект в виде |малая погонная |Наиболее характерно при|

|- в корне шва; |местного |энергия; |алюминиевых сплавах и |

|- между |несплавления |неудовлетворительная |под флюсом; |

|отдельными |вследствие |подготовка |Является концентратором|

|слоями; |неполного |поверхностей; |напряжения. |

|- по кромне с |расплавления |неправильная форма |Трудно выявляются в |

|основным |свариваемых |разделки; |кольцевых швах. |

|металлом; |кромок или |большая величина |Исправление—подварка с |

| |поверхностей |притупления; |удалением корневой |

| |ранее |малые зазоры; |части. |

| |выполненных |смещение электрода; | |

| |валиков |некачественная | |

| | |зачистка шва после | |

| | |выполнения прохода | |

|Прожоги |Дефект в виде |большая погонная |Характерны при сварке |

|одиночные; |сквозного отв |энергия; |тонкостенных элементов,|

|протяженные; |ерстия, |увеличенный зазор; |а так же первого |

|дискретные |образовавшийся |малая величина |(корневого) шва при |

| |в результате |притупления; |многослойной сварке. |

| |вытекания |большое смещение |Как правило, брак, если|

| |сварочной ванны|кромок; |возможно выполняют |

| | |коробление кромок и |подварку. |

| | |отставание их от | |

| | |подкладки при сварке | |

|Кратеры |Дефекты в виде|- нарушение техники |Ослабление сечения. |

| |воронкообразног|сварки |Сопровождается усадкой |

| |о углубления, | |и трещинами усадочного|

| |образовавшегося| |происхождения. |

| |в результате | |Концентратор |

| |внезапного | |напряжения. |

| |прекращения | |Исправление – удаление |

| |сварки или | |дефектного участка и |

| |быстрого | |заварка. При |

| |отключения | |автоматической сварке |

| |сварочного тока| |используют |

| | | |технологические планки |

| | | |для вывода кратера или |

| | | |плавное отключение тока|

|Наплывы на |Дефект в виде |большой ток; |Возникает с лицевой |

|сварном |натекания |большая скорость |стороны соединения или |

|соединении |жидкого металла|сварки; |обратной стороны из-за |

| |на поверхность |длинная дуга |некачественного |

| |основного или |(повышенное |поджатия к подкладке и |

| |ранее |напряжение); |, как правило, при |

| |выполненного |смещение электрода; |сварке в горизонтальном|

| |валика и |большая скорость |и вертикальном |

| |несплавление с |подачи присадочной |положении, а также на |

| |ним |проволоки; |спуск и на подъем. |

| | |наклон электрода |Концентратор |

| | |(неправильное |напряжения. |

| | |ведение) |Исправление – |

| | | |зашлифовка.. |

|Подрезы зоны |Дефекты в виде |большой ток; |Как правило, возникает |

|сплавления. |протяженного |большая скорость; |при сварке |

|-односторонний;|углубления |длинная дуга; |концентрированными |

| |вдоль линии |наклон электрода |источниками в режиме |

|-двухсторонний |сплавления |(неправильное |глубокого проплавления,|

| |основного |ведение) |а также при сварке |

| |металла и шва | |угловых швов. |

| | | |Концентратор |

| | | |напряжения. |

| | | |Ослабление сечения. |

| | | |Исправление – |

| | | |заглаживание дугой при |

| | | |неглубоких подрезах и |

| | | |подварка при глубоких |

|Неплавное |Дефект в виде |несоблюдение техники |Концентратор |

|сопряжение |резкого |сварки; |напряжения. |

|сварного шва |перехода |большая скорость |Возникает в угловых |

| |поверхности |подачи присадочной |швах. |

| |сварного шва к |проволоки. |Исправление – |

| |основному | |зашлифовка или прокатка|

| |металлу | |роликами. |

|Брызги металла.|Дефект в виде |несоблюдение техники |Возникает при сварке |

| |затвердевших |сварки; |толстопокрытыми |

| |капель жидкости|длинная дега. |электродами, в СО2 или |

| |металла на | |электролучевой сварке с|

| |поверхности | |глубоким проплавлением.|

| |сварного | | |

| |соединения. | |Исправление - вырубка |

|Вогнутость |Дефект в виде |- большие зазоры; |Возникают в стыковых и |

|корня шва |углубления на |- малое притупление. |угловых швах. |

| |обратной | |Ослабление сечения шва.|

| |поверхности | | |

| |сварного | |Исправление – подварка.|

| |одностороннего | | |

| |шва. | | |

|Занижение шва |Дефект в виде |большой зазор; |Возникает при сварке |

| |провисания |большой угол разделки|алюминивых сплавов. |

| |сварного шва. |кромок; |Исправление – подварка |

| | |несоблюдение техники |с использованием |

| | |сварки. |присадочной проволоки. |

|Смещение |Дефект в виде |- нарушение |Возникает , как |

|сваренных |несовпадения |технологии сборки. |правило, при сварке |

|кромок. |сваренных | |стыковых тонкостенных |

| |кромок по | |элементов. |

| |высоте из-за | |Концентратор |

| |некачественной | |напряжения. |

| |сборки сварного| |Исправление – подварка.|

| |соединения. | | |

|Свищ сварного |Дефект в виде |- некачественный |Сопровождает поры и |

|шва. |несквозного |основной металла; |трещины, выходящие на |

| |углубления в |- нарушение защиты. |поверхность. |

| |сварном шве. | |Наиболее часто |

| | | |возникают при сварке в |

| | | |СО2. |

| | | |Исправление – подварка |

| | | |с разделкой. |

|Поверхностное |Дефект в виде |малый расход |Возникает при сварке |

|окисление |окисной пленки |защитного газа; |активных металлов. |

|сварного |с различными |наличие примесей в |Исправление – зачистка |

|соединения. |цветами |защитном газе; |поверхности. |

| |побежалости на |загрязнение | |

| |поверхности |поверхности сопла; | |

| |сварного |неправильно | |

| |соединения. |подобранный диаметр | |

| | |сопла и расстояние | |

| | |его от поверхности | |

| | |металла; | |

| | |отсутствие | |

| | |дополнительных | |

| | |защитных козырьков; | |

| | |нарушение техники | |

| | |сварки. | |

|Трещины: |Дефект в виде |жесткая конструкция |Наиболее опасный и |

|- |разрыва в |изделия; |недопустимый дефект, |

|поверхностные; |сварном шве по|сварка в жестко |как правило , брак. |

|- внутренние; |линии |закрепленных |Исправление – подварка |

|- сквозные; |сплавления |приспособлениях; |с предварительной |

|- продольные; |или в |большой время между |разделкой или |

|- поперечные; |околошовной |сваркой и |засверловкой концов |

|- |зоне |термообработкой; |трещины. |

|разветвленные. | |большая скорость | |

| | |охлаждения; | |

| | |ошибка в | |

| | |проектировании | |

| | |сварного шва (близко | |

| | |расположенные | |

| | |концентраторы); | |

| | |нарушение технологии | |

| | |(температура | |

| | |подогрева, порядок | |

| | |наложения швов); | |

| | |нарушение защиты; | |

| | |некачественный | |

| | |основной металл. | |

|Поры сварного |Дефект сварного|влажный флюс; |Как правило, возникает |

|шва: |шва в виде |отсыревшие электроды;|при сварке алюминиевых |

|-одиночные; |полости | |и титановых сплавов, в |

|-рассеянные; |округлой или |некачественная |глубоких стыковых швах,|

|-скопления; |продолговатой |подготовка |при затруднении |

|-цепочка. |формы |свариваемых кромок и |дегазации. |

| |заполненной |поверхности сварочной|Ослабление сечения. |

| |газом. |проволоки; |Снижение герметичности.|

| | |увеличенный диаметр | |

| | |электрода; |Исправление – единичные|

| | |длинная дуга; |поры оставляют, во всех|

| | |увеличенная скорость |остальных случаях |

| | |сварки; |подварка. |

| | |некачественная | |

| | |защита; | |

| | |некачественный | |

| | |основной металл. | |

|Включения: |Дефекты в виде |некачественная |Имеют сферическую или |

|-шлаковые; |неметаллических|подготовка |продолговатую форму, а |

|-оксидные; |частиц или |поверхности; |также в виде прослоек. |

|-вольфрамовые; |инородного |некачественный |Концентраторы |

|-нитридные. |металла в |основной металл; |напряжения. |

| |металле шва. |нарушение технологии |Исправление – подварка |

| | |сварки; |с разделкой. |

| | |нарушение защиты. | |

Основные методы дефектоскопии сварных соединений, приведены в таблице

|Дефекты |Методы неразрушающего контроля |

|Наружные |Визуальный и визуально-оптический. |

| |Капиллярный, магнитный, вихретоковый. |

|Внутренние |Акустический (ультразвуковой), |

| |магнитный, радиационный |

| |(рентгенографический) |

|Сквозные |Капиллярный. |

| |Течеискателем. |

Тема 21. ДЕФЕКТЫ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Дефекты контактной сварки классифицируют на поверхностные и внутренние.

К поверхностным дефектам относят:

а) смещение центров сварных точек или сварного шва от оси разметки;

б) глубокие вмятины;

в) большой диаметр вмятины;

г) потемнение поверхности;

д) наружные трещины;

е) наружный выплеск.

К внутренним дефектам относят:

а) непровар;

б) внутренний выплеск;

в) усадочные дефекты.

При контактной сварке может в некоторых случаях образоваться и сквозной

дефект – прожог.

Общие сведения о дефектах контактной сварки приведены в таблице

|Дефект |Причины образования дефекта|Особенности дефекта |

|Смещение центров |Нарушение технологии; |Может сопровождаться |

|сварных точек или |Неисправность оборудования;|разрывами нахлестки. |

|сварного шва от оси | | |

|разметки |Низкая квалификация | |

| |сварщика. | |

|Неправильная форма |износ электродов; |Может сопровождаться |

|отпечатка |неправильная заточка |наружным выплеском. |

| |электродов; | |

| |несоосность электродов. | |

|Глубокие вмятины |большой ток; |Сопровождается выплеском |

| |большая длительность |и образованием дефектов |

| |импульса; |усадочного происхождения |

| |малая рабочая поверхность |(рыхлоты, трещины) |

| |электродов. | |

|Большой диаметр вмятины|большое сварочное усилие; |Приводит к уменьшению |

| |большая рабочая поверхность|диаметра ядра. |

| |электродов. | |

|Потемнение поверхности |- малое время проковки. |Не является значительным |

|отпечатков («цвета | |дефектом в сталях, но |

|побежалости») | |приводит к массопереносу |

| | |и снижению коррозионной |

| | |стойкости в алюминиевых |

| | |сплавах. |

|Наружные трещины |малое сварочное и ковочное |Часто сопровождается |

| |усилие; |подплавлением |

| |некачественная подготовка |поверхности точки. |

| |поверхности; |Опасный дефект при |

| |загрязнение поверхности |действии переменных |

| |электрода. |нагрузок. |

|Наружный выплеск: |-большой ток; |Иногда сопровождается |

|начальный; |малая длительность |образованием сквозного |

|конечный. |импульса; |отверстия в верхнем |

| |малое сварочное усилие; |листе. |

| |перекос электродов; |Имеет место при сварке |

| |некачественная подготовка |плоскими электродами. |

| |поверхности. |Снижает коррозионную |

| | |стойкость сварной точки. |

|Непровар: |малый сварочный ток; |Наиболее опасный и трудно|

|полный; |малая длительность |выявляемый. Особенно |

|частичный. |импульса; |опасен дефект в виде |

| |большое сварочное усилие; |полного непровара. |

| |большой размер рабочей |Признак непровара – малый|

| |поверхности электрода; |диаметр отпечатка. |

| |малый шаг между точками; |Фиксируется путем ручной|

| |большая толщина плакировки;|отгибки кромки при сварке|

| | |пластичного металла. |

| |большие зазоры между | |

| |деталями; | |

| |раннее включение ковочного | |

| |усилия. | |

|Внутренний выплеск: |большой ток; |Признак выплеска – |

|начальный; |большая длительность |большая глубина |

|конечный. |импульса; |отпечатка. |

| |малое сварочное и ковочное |Приводит к загрязнению |

| |усилие; |частицами металла |

| |большие сборочные зазоры; |внутренней полости при |

| |плохая подготовка |сварке оболочковых |

| |поверхности; |конструкций. |

| |малая нахлестка. | |

|Усадочные дефекты |малое сварочное усилие; |Как правило, возникают у |

|(рыхлоты, трещины) |большой ток; |сплавов, имеющих большой |

| |большая длительность |температурный интервал |

| |импульса; |кристаллизации. |

| |плохая подготовка |Малоопасны при |

| |поверхности; |статических нагрузках. |

| |запаздывание включения | |

| |ковочного усилия. | |

|Прожог точки |малое усилие сжатия или его|Сквозное отверстие |

| |отсутствия; |диаметром больше диаметра|

| |раннее включение тока; |электрода. |

| |большие зазоры; | |

| |плохая подготовка | |

| |поверхности; | |

| |загрязнение электрода. | |

Основные методы дефектоскопии сварных соединений

|Дефекты |Методы неразрушающего контроля |

|Наружные |- визуальный и визуально-оптический |

|Внутренние |ультразвуковой; |

| |вихретоковый; |

| |радиационный (с использованием рентгеноконтрастных материалов)|

Тема 22. ВЫБОР МЕТОДОВ ДЕФЕКТОСКОПИИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Методы дефектоскопии относятся к методам неразрушающего контроля

сварных швов. Их используют с целью выявления дефектов – несплошностей.

На практике известно десять видов неразрушающего контроля,

разделяющихся на методы в зависимости от способа выявления дефектов.

Основными методами контроля дефектов-несплошностей сварных соединений

являются радиографический и радиоскопический, ультразвуковой,

магнитопорошковый и магнитографический, капиллярный, вихретоковый,

течеисканием, визуальный и визуально-оптический. Каждый из методов имеет

свои особенности и область применения. Основные факторы, определяющие

применимость методов, сводятся к следующим:

•Физические свойства материала

Радиационные методы используют для контроля любых конструкционных

материалов, магнитные - для ферромагнитных материалов (металлы на основе Fe

,Ni, Co),а вихретоковый - для электропроводящих материалов.

•Толщина и размеры изделия

Радиационный и ультразвуковой контроль используют для сварных

соединений различной толщины, а вихретоковый и магнитный контроль для

малых толщин.

•Состояние поверхности

При ультразвуковом контроле необходимо зачищать контролируемый участок

сварного соединения с нанесением контактной смазки. В магнитном контроле

необходимо снимать чрезмерное усиление шва. Особенностью капиллярного

контроля является особо тщательная подготовка поверхности.

•Характеристики дефектов

При выявлении объёмных дефектов (поры, включения) рационален

радиационный контроль, а плоскостных (трещины, непровары) – ультразвуковой,

магнитный и вихретоковый контроль.

Дефекты, расположенные в поверхностном слое наиболее надежно выявляются

вихретоковым, капиллярным и магнитным контролем, а внутренние дефекты –

радиационными и акустическими методами.

•Размеры допустимых дефектов

Они определяют технические условия на отбраковку сварных швов и зависят

от условий эксплуатации сварных изделий.

•Технические характеристики.

Основными техническими характеристиками методов неразрушающего контроля

являются чувствительность, разрешающая способность и достоверность.

Чувствительность метода определяется наименьшими размерами выявляемых

дефектов, разрешающая способность – наименьшими расстояниями между двумя

соседними выявляемыми дефектами, а достоверность – вероятностью пропуска

дефектов с недопустимыми размерами.

Радиационные методы контроля чувствительны к объемным и плоскостным

дефектам, расположенным в направлении просвечивания, ультразвуковые методы

— к любым плоскостным внутренним дефектам, а магнитные и капиллярные

методы – к плоским поверхностным дефектам. Эти же методы имеют высокую

разрешающую способность и достоверность контроля.

•Технико-экономические показатели

К технико-экономическим показателям относят производительность,

возможность механизации и автоматизации, доступность технических средств,

возможность документирования результатов контроля, стоимость контроля и др.

Самым непроизводительным является рентгенографический контроль.

Ультразвуковой и вихретоковые методы контроля обладают высокой

производительностью, а также возможностью обработки, хранения и регистрации

дефектоскопической информации.

•Условия выполнения контроля

При использовании радиационного контроля необходимо тщательно

контролировать радиационную обстановку в производственных помещениях и

использовать специальные меры защиты. Остальные методы контроля используют

при условии выполнения общих требований по технике безопасности и

эксплуатации оборудования.

Тема 23. ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ-НЕСПЛОШНОСТЕЙ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ.

Работоспособность сварных соединений зависит напрямую от их

дефектности. Так как получить бездефектную продукцию практически

невозможно, то необходимо установить нормы допустимых дефектов или

браковки. Установление в технических документах более жестких норм

дефектности повышает работоспособность сварных соединений.

При обосновании норм дефектности для сварных соединений, работающих под

нагрузкой, необходимо определить их влияние на механические свойства

сварного соединения. Основным механическим свойством является прочность при

статических и переменных нагрузках. Нормы дефектности устанавливают по

результатам механических испытаний, анализа изломов (фрактография) и

металлографии сварных соединений. В результате исследований устанавливается

корреляционная связь между геометрическими характеристиками дефекта и

прочностью соединения.

Влияние дефектов определяется не только размерами, но и их формы. К

наиболее опасным дефектам относят трещины, непровары и подрезы. Менее

опасными дефектами являются поры. Промежуточные положения занимают

включения. Каждый из перечисленных дефектов характеризуется определённым

значением концентрации напряжений.

Коэффициент концентрации напряжений определяется по формуле:

Кд = ? max / ? ср. в сварном соединении

где, ? max – максимальное напряжение в зоне дефекта,

? ср – среднее напряжение в сварном соединении.

Коэффициенты концентрации напряжений соответствуют 2-3 (для пор),

3-10 для включений, 10-100 (для трещин, подрезов и непроваров в корне шва).

Коэффициент Кд зависит от расположения дефекта по отношению к направлению

действующей нагрузки.

Наиболее опасной направленностью трещин является такая, при которой

наибольшие растягивающие напряжения действуют перпендикулярно к ее

плоскости.

Наименьшей опасностью характеризуются дефекты, при котором действие

растягивающих напряжений параллельно основному направлению дефекта.

Опасность дефектов возрастает для вытянутых пор – свищей , особенно

выходящих на поверхность, а также для цепочек или скоплений пор или

включений.

При определении степени опасности объемных дефектов необходимо

сопоставлять их коэффициенты концентрации напряжений Кд и коэффициенты

концентрации напряжений Кф формы шва.

в r

r'

в – ширина шва;

r, r’ – радиусы перехода (сопряжения сварного шва).

Кф

3

2

1

0 20 40 60

80 В/r, %

Если Кф>Кд, то разрушения сварного шва может быть вызвано неплавным

сопряжением сварного шва даже при малых размерах пор и включений.

Влияние дефектов на качество сварных соединений увеличивается с

возрастанием остаточных сварочных напряжений в сварном соединении, что

необходимо учитывать при разработке технологии сварки.

Еще большую опасность на работоспособность сварных соединений

представляют дефекты в процессе эксплуатации сварных соединений. Поэтому

необходимо поддерживать такое качество технологического процесса, чтобы

дефектность на стадии изготовления изделий была бы ниже уровня, требуемого

при эксплуатации, т.е. требования к дефектности, исходя из технологического

фактора, должны быть более жесткими, чем из эксплуатационного фактора.

Поэтому основная оценка норм допустимых дефектов должна определяться в

условиях действия нагрузок, характерных для эксплуатационных условий.

Рассмотрим влияние плоскостных (на примере непровара) и объемных (на

примере пор) дефектов на прочность сварных соединений.

При статической нагрузке и пластичном металле с увеличением непровара в

корне шва прочность сварных соединений уменьшается пропорционально его

величине.

S

h

?в

0,9 сталь 10

30ХГСА

(высокопрочная сталь)

h/S

критический размер дефекта

Определив зависимость прочности сварного соединения от величины дефекта

и задаваясь прочностью сварного соединения (0,9)?в осн. Me ,определяем

критический размер дефекта.

При малопластичном металле (высокопрочная сталь)с увеличением величины

непровара, предел прочности уменьшается более резко по сравнению с

пластичным металлом. При этом, если у стали 10 непровар определенной

величины ещё допустим, то для стали 30ХГСА , как правило является браком.

При переменных нагрузках падение прочности сварного соединения в

зависимости от размера дефекта ещё больше усиливается и поэтому плоскостные

дефекты типа трещин и непроваров вообще недопустимы.

Объёмные дефекты с площадью дефектной зоны до 5-10% площади поперечного

сечения шва, при статистической нагрузке и пластичном металле практически

не оказывают влияния на предел прочности. При малопластичном металле

характер зависимости существенно изменяется.

?в

Сталь 10

30ХГСА (высокопрочная

сталь)

S дефекта/ Sшва

5-10 %

( иногда даже до 20 % для пластичного металла).

При контактной сварке основным дефектом является непровар, который

оказывает такое же влияние, как и плоскостные дефекты при сварке плавлением

(с повышением площади непровара предельная нагрузка уменьшается).

Дефекты усадочного типа, расположенные в центре ядра сварных точек при

статической нагрузке являются незначительными концентраторами и влияние на

прочность соединения практически не оказывают, т.к. наибольшие напряжений

концентрируются по границе сварной точки, где и происходит ее разрушение.

При переменных нагрузках внутренние дефекты в сварной точке оказывают

заметно большее влияние по сравнению со статическими нагрузками.

Работоспособность сварных соединений, эксплуатирующихся при повышенных

или низких температурах и имеющих различные концентраторы напряжений,

определяется показателями ударной вязкости, полученными в результате

динамических (ударных) испытаний.

Ударные испытания не дают прямых данных для расчёта норм дефектности,

но они позволяют выявить влияние изменений структуры металла на

механические свойства, которые не выявляются по результатам статических

Страницы: 1, 2, 3, 4