Vady svarů a spojů: druhy, způsoby kontroly a odstraňování

Svařované kovové konstrukce se aktivně používají v různých sférách života. Ale v procesu svařování jednotlivých prvků do integrálních konstrukcí se mohou objevit vady svarů a spojů, které negativně ovlivňují pevnost a provozní bezpečnost hotových kovových výrobků.

Co jsou vady svaru

Rozměrové parametry svarového spoje jsou jasně definovány státními normami, přičemž každý typ svařování má svůj vlastní GOST. Jakékoli odchylky od ukazatelů stanovených regulačními a technickými dokumenty jsou považovány za vady. Vznikají jak při svářečských pracích, tak při porušování požadavků v procesu přípravy prvků ke spojení a montáže konstrukcí do jednoho celku.

Druhy vad svaru

Vlivem různých okolností může dojít k poškození svarových spojů, což ovlivňuje jejich pevnostní charakteristiky. Všechny typy vad ve svarových spojích jsou rozděleny do tří hlavních skupin:

• vnější vady. Tato skupina zahrnuje nerovnoměrný tvar tupého spoje, prověšení, praskliny, popáleniny kovu, podříznutí švů, krátery a další vady, které se objevují na povrchu. Mohou být detekovány vizuální kontrolou;
• vnitřní vady. Může to být nekvalitní roztavení kovu, pórovitost a praskliny, cizí vměstky (oxidové, struskové a nekovové) a další umístěné uvnitř švu;
• přes vady. To zahrnuje praskliny, podříznutí, popáleniny a jiná poškození, která se šíří zevnitř na vnější povrch přes spoj švu.

Ve svarových spojích nejsou povoleny žádné vady a musí být odstraněny, to platí zejména pro případy, kdy kovové konstrukce působí jako základní prvky nosných konstrukcí a musí odolávat intenzivnímu zatížení.

Charakteristika a příčiny hlavních vad svařování

Ne v každém případě kvalita svařování odpovídá stanoveným požadavkům. Celá klasifikace vad ve svarových spojích je stanovena v GOST 30242-97. Mezi všemi nedostatky uvedenými v dokumentu jsou však identifikovány ty hlavní, které jsou častěji než obvykle zjištěny při kontrole a kontrole spojovacích spojů.

Trhliny

Pro svarové švy představují největší nebezpečí praskliny. Mohou vyvolat okamžitou destrukci kovových konstrukcí a vést k tragickým následkům.

Příčiny prasklin mohou být:

• nesprávné umístění kloubů;
• náhlé ochlazení místa svařování;
• nesprávná volba materiálů;
• krystalizace kovu v důsledku příliš vysokých teplot.

Mikro- a makrotrhliny se rozlišují podle velikosti a podle typu formace – příčné, podélné a radiální.

Bez ohledu na typ a příčinu trhlin se jedná o nepřijatelné vady kovových svarových spojů.

Podříznutí

Jsou to podélné prohlubně vytvořené na vnějším povrchu šicího válečku. Pokud je na švu podříznutí, pak v místě, kde se objeví, se průřez švu zmenší a vytvoří se ohnisko koncentrace napětí.

Hlavní příčinou těchto vad je nadměrný svařovací proud. Podříznutí ve vodorovných švech jsou zcela běžné.

přílivy

Jedná se o přebytečný kov, který vytekl na povrch a není řádně spojen se spojovaným povrchem. K prověšení často dochází při svařování tupých nebo koutových svarů ve vodorovné poloze. Vzniká při nedostatečném zahřátí základního kovu, přebytek výplňového materiálu nebo přítomnost okují na spojovaných hranách.

popáleniny

Takovými defekty jsou průchozí otvory způsobené únikem roztaveného kovu ze svarové lázně. V tomto případě se obvykle na druhé straně otvoru vytvoří průvěs.

Propálení může být způsobeno příliš pomalým pohybem elektrody po svařovací linii, zvýšeným svařovacím proudem, volným uložením k základnímu kovu těsnění nebo jeho nedostatečnou tloušťkou nebo velkou mezerou mezi spojovanými hranami.

Nedostatek penetrace

Pokud je na svarovém švu detekován místní nedostatek svaru mezi základním a naneseným kovem, pak se vada tohoto typu nazývá nedostatek průvaru. Výrazně snižuje pevnostní vlastnosti švu a tím i celé konstrukce.

Důvody nedostatečné penetrace jsou následující: příliš vysoká rychlost svařování, špatná příprava hran pro proces svařování, přítomnost rzi, okují a jiných nečistot na spojovaných plochách.

Krátery

Prohlubně vzniklé v důsledku přerušení svařovacího oblouku ve spojovací housence se nazývají krátery. Takové vady výrazně snižují průřez spoje, což negativně ovlivňuje pevnost. Kráter je nebezpečný, protože uvnitř může být smrštění, což vede ke vzniku trhlin.

Fistuly

Povrchové vady ve formě dutiny. Snižují pevnost spojovací spáry a vyvolávají vznik trhlin. Fistuly mají libovolný tvar a mohou se vyskytovat jak na vnějším povrchu, tak uvnitř stehu.

Pórovitost

Póry jsou dutiny naplněné plyny, které se tvoří v důsledku zvýšené tvorby plynu uvnitř kovu. Vyskytují se v přítomnosti různých nečistot na svařovaných površích, při zvýšené rychlosti svařování a také při zvýšené kapacitě uhlíku v použitém přídavném materiálu.

Zahraniční inkluze

Kvalitu svaru výrazně zhoršují vměstky třetích stran – oxid, struska, wolfram, tavidlo a další vměstky. Hlavní chybou vedoucí k jejich přítomnosti je nesprávný režim svařování. Jakákoli z přítomných inkluzí snižuje pevnost a spolehlivost spojení a musí být odstraněna.

Příčiny vad

Každá ze všech závad, se kterými se setkáme, se vyskytuje v důsledku specifických faktorů. Zároveň zvýrazňují Důvody vzniku obecných vad ve svarových spojích:

• použití nekvalitních spotřebních materiálů pro svařovací prvky;
• nedodržení svařovacích technologií;
• nízká kvalita kovu, ze kterého jsou konstrukce vyrobeny;
• špatná kvalita nebo vadné zařízení;
• nesprávný režim svařování;
• technologické chyby způsobené nízkou kvalifikací svářeče.

Aby byly kovové konstrukce vysoce kvalitní a odolné, musí být přísně dodržovány standardy svařování a práce musí být svěřeny profesionálním svářečům.

Metody detekce defektů

Detekce vad ve svarových spojích se provádí následujícími způsoby:

• vizuální kontrola a měření spojovacích švů;
• testování těsnosti spojů;
• stanovení vad svarového spoje pomocí speciálních přístrojů;
• zkušební vzorky na pevnost v laboratorních podmínkách.

Kontrola svarového švu se provádí až po jeho očištění od strusky, odstranění zmrzlých rozstřiků kovu a jiných typů nečistot. Rozměry a správnost tvaru spojů, přítomnost nebo nepřítomnost popálenin, kráterů, trhlin, píštělí a dalších chyb podléhají ověření.

Testování nepropustnosti umožňuje identifikovat vady ve svarových spojích potrubí, například póry, trhliny a nedostatek průniku. Návrhy se kontrolují několika způsoby:

• foukání nebo plnění švů vzduchem;
• zalévání proudem vody nebo plnění přihrádek vodou pod tlakem;
• mazání švů petrolejem.

Pokud je při kontrole zjištěna závada, je díl vrácen k dodatečnému zpracování.

Metody odstraňování vad

Jakýkoli proces svařování je doprovázen tvorbou defektů, bez ohledu na to, zda je prováděn s invertorem, poloautomatickým zařízením, transformátorem nebo jiným zařízením. V tomto případě jsou identifikovány nepřijatelné a přijatelné vady svarových spojů, jejichž složitost určuje vhodnost či nevhodnost konstrukce pro další provoz.

Metody odstraňování vad ve svarových spojích se vybírají s ohledem na typ zjištěného poškození:

• popáleniny se napravují důkladným očištěním spoje a následným svařením;
• pro odstranění podříznutí je podél celé linie defektu svařen tenký spoj;
• korekce trhliny se provádí jejím úplným odvrtáním, vyříznutím švu v problémové oblasti, vyčištěním povrchů a převařením v souladu se svařovací technologií a platnými normami;
• nedostatek fúze je odstraněn jejich vyříznutím a opětovným svařením;
• píštěle a krátery jsou vyříznuty, dokud není dosaženo základního kovu, po kterém jsou svařeny novým způsobem;
• prověšení je pečlivě odříznuto, ale nezapomeňte zkontrolovat, zda řez neproniká;
• deformace při svařování je eliminována tepelnými nebo termomechanickými metodami;
• Všechny typy vad s cizími vměstky jsou eliminovány řezáním a vařením.

Pokud se během kontroly objeví technologické závady ve svařovaných potrubních spojích, měly by být odstraněny přísně v souladu s regulačními požadavky jedním z následujících způsobů:

• mechanické bez následného svařování;
• mechanické se svařováním místa odběru;
• vyříznutí části potrubí, kde je defekt;
• úplné odstranění švu a vytvoření nového.

Při kontrole pevnosti a těsnosti rozvodů plynu je povoleno opravovat vady svarových spojů plynovodů v případě, kdy byl proces svařování prováděn obloukovým svařováním a není povolen při svařování plynovým svařováním.

Metody sledování svarových spojů

Skutečnost, že vliv vad na kvalitu svařované kovové konstrukce maximalizuje rizika destrukce výrobku, není třeba dokazovat. Pro získání skutečně spolehlivých, pevných a odolných konstrukcí během procesu svařování, po dokončení práce Musí být provedena kontrola kvality svarových spojů.

Svarové švy jsou řízeny ve stupních:

• předběžný. Zahrnuje kontrolu jakosti kovu, kvality obrobků, kyslíku, plnicího drátu a dalšího spotřebního materiálu;
• kontrola při svářečských pracích. Jedná se o neustálou kontrolu svařovacího režimu, provozuschopnosti zařízení, kontrolu švů a jejich měření pomocí speciálních šablon. Pokud jsou zjištěny odchylky od zavedených norem, mohou být okamžitě odstraněny vady svarových spojů;
• kontrola hotové konstrukce. Vnější vady lze vidět při běžné kontrole. V případě potřeby jsou spoje zkontrolovány na těsnost a také podrobeny dalším testům.

Všechny metody sledování svarových spojů jsou rozděleny do dvou skupin – destruktivní a nedestruktivní. K identifikaci defektů se zpravidla používají nedestruktivní metody, které zahrnují:

• vnější kontrola:
• ultrazvuková detekce defektů;
• magnetické ovládání;
• detekce barevných vad;
• detekce radiačních vad;
• penetrační defektoskopie;
• testování spojů na propustnost a další metody zjišťování vad ve svarových spojích.

Metody destruktivního zkoušení zahrnují zkoušení vybraných vzorků a používají se především tehdy, když je potřeba získat parametry svaru a tepelně ovlivněné zóny. Kontrola se provádí chemickou analýzou, mechanickými a metalografickými zkouškami.

Závěr

Aby svarový šev ve všech ohledech vyhovoval všem normám kvality a specifikovaným požadavkům, je třeba provádět kontrolu od přípravy spojovaných prvků až po konec svařovacího procesu. Předejdete tak velkým vadám svarových spojů nebo je rychle odstraníte.

Na kvalitě svarů tolik záleží, že jim je věnována samostatná GOST 30242 „Kloubové vady při tavném svařování kovů“. Vysoce kvalitní šev zajišťuje nejen spolehlivé spojení, ale také správně rozděluje vnitřní napětí a chrání výrobky před deformací. Pro kontrolu kvality spojů byly identifikovány a popsány jejich typické vady.

Jaké jsou typy vad svaru?

• Venkovní – umístěný na povrchu, viditelný pouhým okem nebo přes lupu. Patří sem: prověšení, podříznutí, praskliny, krátery.
• Vnitřní – lze detekovat pouze nedestruktivními testovacími metodami (ultrazvuk, radiografie). Tato skupina zahrnuje nedostatek penetrace, pórovitost a cizí inkluze.
• přes defekty pronikají do švu. Jsou viditelné jak zvenčí, tak při kontrole hardwaru. Průchozí defekty zahrnují popáleniny a hluboké praskliny.

Kritické vady:

Trhliny v utěsněných výrobcích vedou k úniku, v jiných – k oslabení pevnosti. Šev s dlouhými a hlubokými trhlinami může prasknout a celá konstrukce se zhroutí.

• podle velikosti: mikro- a makrotrhliny (viditelné pouhým okem nebo při 2–4násobném zvětšení);
• podle umístění: příčné, podélné, radiální (hvězdovité);
• podle vzhledu: studené a horké.

Podříznutí – podélná vybrání podél svaru. Velmi oslabují šev a mohou vést ke strukturálnímu selhání.

• Základní kov krystalizuje příliš rychle;
• Rychlá nebo nepřesná práce s elektrodou;
• Nadměrné napětí nebo proud oblouku.

• Před svařováním základní kov předehřejte. To zlepší jeho smáčivost a zajistí rovnoměrnou krystalizaci.

Kráter – vybrání na konci švu nebo spojovacího lemu.

• Náhlé přerušení oblouku. Takové krátery jsou jasně viditelné, jsou okamžitě svařeny.
• Smrštění kovu při ochlazení. Tyto krátery jsou nebezpečnější než první: pod nimi mohou být volné oblasti, kde se časem objeví trhliny. Nejsou detekovány okamžitě, obvykle když jsou trhliny patrné.

• Udělejte konec švu správně.

Nedostatek penetrace – oblasti neúplného švového svařování.

• Do švu je dodávána nedostatečná energie;
• Příliš rychlá práce s elektrodou;
• Zahraniční inkluze;
• Nesprávné řezání hran.

• Dodržujte technologii svařování.

Pokud se nedostatek louhování všimne okamžitě, je vyříznut a znovu uvařen.

Pórovitost — vzduchové bubliny ve svařovací zóně.

• V kovu se nahromadilo mnoho rozpuštěných plynů.

• Kalcinujte elektrody.
• Vařte na krátkém oblouku.

Zahraniční inkluze změnit vlastnosti oceli a oslabit spoj. Nejčastěji se v oblasti svaru objevují oxidy kovů, struska a wolfram.

• Vzniká při svařování argonovým obloukem wolframovou elektrodou.

• Dodržujte technologii svařování.

Metody zjišťování vad svarů

Vizuální a měřící. Jednoduché a dostupné, detekuje většinu vnějších vad. Vizuální část zahrnuje kontrolu pouhým okem, pod lupou a mikroskopem. Měření – měření velikosti defektů pomocí speciálních pravítek a dalších přístrojů.

Kapilární. Další jednoduchá a dostupná metoda. Povrch je potažen jasně zbarvenou kapalinou s vysokou tekutostí (penetrant). Vyplňuje nejmenší trhliny a dutiny. Po odstranění vrchní vrstvy zůstávají vady barevné a jsou jasně viditelné.

Magnetický. Kolem švu se vytvoří magnetické pole a posoudí se správnost magnetických čar. Jsou vizualizovány ferimagnetickým práškem.

Radiografie. Rentgenové nebo Y-paprsky procházejí švem. Výsledkem je analog lékařského rentgenu, který jasně ukazuje vnitřní poškození.

Ultrazvuk Ultrazvukové vlny procházejí švem, což umožňuje identifikovat heterogenitu struktury. Používá se k diagnostice nedostatečné penetrace, pórovitosti a dalších vnitřních defektů.

Závěry

• Vady ve svarových spojích mohou být vnější, vnitřní nebo průchozí.
• Případné vady svaru jej oslabují a ovlivňují pevnost celého výrobku.
• Nejlepším způsobem, jak se vyhnout závadám, je správný výběr a důsledné dodržování technologie svařování.
• Pokud dojde k závadě, je důležité ji včas identifikovat. K tomu se používají různé způsoby ovládání.
• Metody kontroly se volí v závislosti na typu závady a vybavení podniku.