ДЕФЕКТЫ СТЫКОВОЙ СВАРКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СТЫКОВ

Все дефекты, встречающиеся при стыковой сварке конструкционных сталей, можно разделить на три группы:

а) неправильность геометрической формы сварного узла;

б) дефекты макроструктуры

в) дефекты микро­структуры.

К дефектам первой группы относятся смещение осей и перекос свариваемых деталей. Значительное смещение осей вызывает понижение прочности сварного узла. Смещение и пере­кос деталей затрудняют механическую обработку сварного узла.

Смещение осей и перекосы вызываются неточной заготовкой деталей и неправильной их установкой в электродах машины, износом электро­дов или недостаточно жестким их крепле­нием, значительными зазорами в направляю­щих машины и малой жесткостью станины.

Важнейшие дефекты второй группы: не­провар, расслоение, трещины, рыхлость. Полный или частичный непровар характеризуется отсутствием кристаллического из­лома при разрушении сварного стыка (по всему сечению или его части). На шлифе, вырезанном из непроваренного стыка, обычно невооруженным глазом обнаруживаются сплошные пленки окислов или цепочки крупных неметаллических включений. Непровар является одним из самых опасных дефектов стыковой сварки. Он резко снижает пла­стичность сварного соединения (угол загиба) и его ударную вязкость.

Значительный непровар может также понизить статическую прочность стыка. Основные причины непровара:

· низкая температура деталей перед осадкой (затрудняются пластическая деформа­ция в зоне стыка и удаление из него окисленного металла; при малой величине осадки кратеры на торцах деталей не закрываются);

· недостаточное давление осадки (не закрываются кратеры на торцах);

· начало осадки при выключенном токе (осты­вание и окисление металла на торцах).

Расслоение стали наблюдается при значительной осадке стали с явно выраженным волокнистым строением в тех случаях, когда сталь сильно загрязнена, в особенности легкоплавкими сернистыми включениями. Расслоения, выходя на поверхность сваренной детали, образуют надрывы и трещины.

Трещины бывают кольцевые (поперечные) и продольные. Попе­речные трещины при стыковой сварке — редкое явление. Они могут вызываться внутренними напряжениями в результате закалки при быстром охлаждении зоны стыка. Продольные тре­щины возникают при чрезмерной высадке перегретой стали.

Рыхлость в околостыковой зоне возникает в результате перегрева стали. Ее причины были подробно рассмотрены выше.

К дефектам микроструктуры относятся крупное зерно, загрязнение стыка неметаллическими включениями, микротрещины и т. д. Дефекты этой группы могут существенно понизить пластичность сварного соеди­нения, практически не оказывая влияния на его прочность при статическом растяжении. Крупное зерно вызывается перегревом стали в околостыковой зоне. Загрязнение стыка неме­таллическими включениями обычно связано с окислением стали и процессе оплавления или в начале осадки. Окисление при оплавлении может быть следствием нарушения непрерывности процесса (нестабильное оплавление). Загрязнение стыка неметаллическими включениями иногда является следствием большого количества таких включений в основном металле.

Контроль качества стыковых соединений осуществляется внешним осмотром и обмером сваренных деталей, механическими испытаниями всех или части сваренных деталей, испытанием отдельных контрольных образцов, металлографическим исследованием макро- и микро- стуктуры сварных стыков.

Обмером устанавливается отсутствие недопустимого смещения и перекоса осей сваренных деталей. Внешний осмотр устанавливает отсутствие наружных трещин и надрывов. При наличии продольных надрывов стык не обязательно бракуется. Металл в месте надрыва может быть срублен зубилом и зашлифован до полного удаления следов над­рыва. Это устанавливается последующим травлением кислотой. Если при этом в стыке сохраняется исходное сечение деталей, то обеспе­чивается необходимая его прочность. Поперечные надрывы и трещины, как правило, являются браковочным признаком.

Наиболее опасный при стыковой сварке дефект — непровар характе­ризуется очень малым размером в направлении, перпендикулярном к плоскости стыка (обычно толщина пленок окислов в стыке не пре­вышает нескольких десятков микрон). Эго крайне затрудняет обнару­жение непровара методами физической дефектоскопии. Рентгеновское просвечивание и просвечивание гамма-лучами радия, а также методы магнит­ной дефектоскопии, как правило, не обнаруживают непровара в соеди­нениях, выполненных стыковой сваркой. Отсутствие в настоящее время надежных методов контроля качества сварных стыков (степени провара) без их разрушения заставляет тщательно контролировать технологиче­ский процесс сварки, который должен предварительно проверяться сваркой контрольных образцов. Эти образцы обычно испытываются на загиб или удар. Исследуется также структура стали в зоне стыка. При положительных результатах испытаний и удовлетворительной структуре начинается сварка промышленных деталей. Качество сварки периодически контролируется путем повторных испытаний. Для повышения однород­ности качества соединений рекомендуется автоматизация сварки.

При сварке труб, помимо перечисленных способов контроля качества сварки, применяется еще гидравлическое испытание.