Подрезы при сварке: Подрезы сварного шва – Осварке.Нет

Подрезы сварного шва – Осварке.Нет

Подрез — продольное углубление на наружной поверхности валика сварочного шва. Существуют подрезы непрерывной протяжности (5011), которые распространяются по всей длине валика шва, а также перемежающиеся локальные (5012) в виде подрезов на отдельных участках валика шва (на втором рисунке).

Недопустимый дефект из-за уменьшения поперечного сечения шва в месте перехода шва к основному металлу, а также концентрации напряжений в месте подреза.

Внешние признаки: небольшое углубление на протяжении всего шва или его части по линии сплавления металла шва с основным металлом.

Процесс возникновения

Расплавленный металл сварочной ванны вытесняется в центральную часть. Низкая смачиваемость и высокая скорость кристаллизации не позволяют металлу растекаться в пределах границы сплавления.

Причины возникновения

• нарушение режимов сварки: сварка на повышенном напряжении дуги, чрезмерная скорость сварки, завышенная сила тока;
• низкая квалификация сварщика;
• неточное ведения электрода по оси шва;
• неудобное пространственное положение шва;
• низкая смачиваемость металла сварочного шва;
• плохо зачищенные сварочные кромки;

Способы предупреждения

Перед сваркой:

• улучшить смачиваемость жидкого металла за счет предварительного подогрева основного металла;
• выбор оптимальных режимов сварки;
• использовать вспомогательные приспособления для позиционирования и ориентации сварного соединения в удобном для сварщика положении;
• использовать сварочные материалы улучшающие смачиваемость расплава.

Во время сварки:

• выполнять сварку короткой дугой на оптимальной скорости;
• сварку угловых швов выполнять методом «в лодочку»;
• вести сварку наклонным электродом углом вперед;
• точно ориентировать электрод по оси шва и его длине;
• использовать инверторный источник питания дуги.

Способ устранения

Место возникновения подреза зачищают и подваривают шов.

Дефекты сварных соединений — Cварочные работы

Дефекты сварных соединений В процессе образования сварного соединения в металле шва и околошовной зоны могут возникнуть дефекты, которые в зависимости от причин, их вызывающих, делятся на две группы: первая — дефекты, связанные с особенностями технологических и тепловых процессов, протекающих непосредственно при нагреве, кристаллизации и остывании сварного соединения. Вторая— дефекты формирования шва, их происхождение связано с нарушением режима сварки, неправильной подготовкой под сварку, неисправностью сварочной аппаратуры и другими причинами общего характера. По способам обнаружения дефекты делятся на внешние и внутренние- К внешним относятся дефекты, расположенные на поверхности сварного соединения и обнаруживаемые невооруженным глазом или с помощью лупы. Внутренними называются дефекты, не выходящие на поверхность сварного соединения и наблюдаемые с помощью специальной аппаратуры. Дефекты технологических и тепловых процессов сварки. К дефектам указанной группы относятся кристаллизационные трещины, поры, холодные трещины, неметаллические включения, несплавление. Кристаллизационными (горячими) трещинами называются микро- или макроскопические, имеющие характер надреза, несплошности, зарождающиеся в интервале температур кристаллизации металла. Трещины могут развиваться при остывании металла в твердом состоянии. По отношению к оси шва трещины делятся на продольные и поперечные. Продольные трещины могут располагаться по оси шва в месте стыка столбчатых кристаллитов или между соседними кристаллитами. Поперечные трещины располагаются между соседними кристаллитами. Кристаллизационные трещины являются одним из основных видов брака при сварке. Наличие трещин в сварном соединении не допускается, так как они могут послужить причиной разрушения изделия. Несплошности (пустоты) между кристаллитами по оси шва или по его сечению называются порами. Поры могут выходить или не выходить на поверхность сварного шва, они располагаются цепочкой или группами. Поры являются недопустимым дефектом для сварных швов изделий, работающих под давлением или вакуумом, предназначенных для хранения и транспортирования жидких и газообразных продуктов. По сравнению с трещинами поры менее опасны, однако их наличие нежелательно. В отличие от кристаллизационных (горячих) холодные трещины образуются в сварных соединениях при невысоких температурах (ниже 200 °С)- Особенностью холодных трещин является замедленный характер их развития. Холодные трещины в основном зарождаются по истечении некоторого времени после сварки и затем медленно, на протяжении нескольких часов и даже суток, распространяются по глубине и длине. Холодные трещины — это типичный дефект сварных соединений из средне- и высоколегированных сталей. Холодные трещины в металле шва появляются, главным образом, в том случае, когда по содержанию углерода и легирующих элементов металл шва близок к составу основного металла. Эти трещины имеют такой же вид, как и кристаллизационные. Холодные трещины залегают в металле шва и в околошовной зоне. Неметаллическими включениями называют посторонние частицы, оставшиеся в металле шва (частный случай — шлаковые включения). Неметаллические включения образуются в результате реакций, протекающих в жидком металле, и попадания частичек покрытия электродов и других материалов, соприкасающихся с жидким металлом. Неметаллические включения нежелательны, так как приводят к снижению ударной вязкости металла шва, прочностных характеристик и деформационной способности. При дуговой сварке образуется зона несплавления в том случае, если к моменту заполнения углубления, появившегося в основном металле под сварочной дугой, жидкая пленка, покрывающая поверхность, успела закристаллизоваться, а запас теплоты, накопленный в сварочной ванне, недостаточен для повторного расплавления основного металла. Для предупреждения образования зоны несплавления на практике с увеличением скорости сварки необходимо соответственно повышать коэффициент формы шва. Дефекты формирования шва. Из-за неправильного выбора режима сварки, отклонений параметров режима от заданных, неправильной подготовки изделия под сварку, неисправности аппаратуры в сварном соединении могут возникнуть дефекты — непровары, подрезы, наплывы и прожоги. Непровар представляет собой отсутствие расплавления основного металла и соединения свариваемых элементов по их толщине. Такой вид непровара называется непроваром в корне шва или по сечению. Бывает непровар по кромкам разделки или между слоями шва, когда нет соединения между металлами основным и шва и между отдельными слоями при многослойной сварке. Непровар в корне шва образуется из-за уменьшения сварочного тока, увеличения напряжения на дуге или скорости сварки, уменьшения скорости сварки (расплавленный металл сварочной ванны затекает вперед ня холодный основной металл и не сплавляется с ним), неточного направления электрода по оси разделки, неправильного возобновления процесса сварки после смены электрода. Непровар по кромке является следствием изменения формы шва из-за уменьшения напряжений или увеличения скорости сварки, что приводит к несовпадению формы шва или слоя с формой разделки. Этот вид непровара вызывается недостаточно точным направлением электрода по отношению к свариваемым кромкам, неправильной последовательностью наложения слоев при многослойной сварке, большой шириной зазора, превышающей ширину шва. При величине непровара, превосходящего допустимые для данного изделия пределы, участок шва удаляется и заваривается вновь. Подрезом называется местное уменьшение толщины основного металла у границы шва. Наиболее часто подрезы образуются в угловых соединениях и при сварке многослойных швов. Реже — при сварке однослойных стыковых швов. В большинстве случаев подрез появляется при значительно повышенном напряжении на дуге или из-за плохо выполненной сварки. Образование подрезов при сварке стыковых швов без разделки связано с плохим растеканием части металла шва, усиливающим шов. Подрез вызывает уменьшение сечения основного металла и приводит к резкой концентрации напряжений, когда он расположен перпендикулярно к направлению главных напряжений, действующих на сварное соединение. Если глубина подреза превышает 1 — 2 мм (в зависимости от толщины основного металла), то дефектный участок заваривают. При меньшей глубине подрез следует зачистить механическим способом. Натекание расплавленного металла на поверхность основного металла без сплавления с ним называется наплывом. Наплывы в основном наблюдаются при сварке стыковых и тавровых соединений. Для предотвращения появления наплывов необходимо увеличить напряжение на дуге (увеличение ширины шва) или уменьшить количество наплавляемого металла. Наплыв устраняется удалением лишнего металла механическим способом. В конце процесса сварки при обрыве дуги образуется углубление, называемое кратером. Кратер ослабляет шов и является источником появления трещин. Если сварка ведется без выводных планок, то кратер следут тщательно заваривать и обрывать дугу уже на заваренном участке шва. Не следует выводить кратер на основной металл, так как это приводит к образованию ьодрезов. Шлаковые включения представляют собой видимые невооруженным глазом участки шлака, расположенные в металле шва у границы сплавления, между слоями наплавленного металла или в корне шва. Шлаковые включения образуются из частиц шлака расплавленного покрытия электродов, остатков плохо очищенной шлаковой корки. Если наличие шлаковых включений превышает допустимые для данного изделия нормы, то дефектные участки вырубаются и завариваются заново. Недопустимым дефектом в швах являются прожоги, которые представляют собой пустоты в шве, появившиеся в результате вытекания сварочной ванны. Прожоги образуются при значительно большем сварочном токе, зазоре, чем требуется по технологии, изменении наклона электрода или изделия. Места прожогов должны быть зачищены и заварены заново. Влияние дефектов на прочность сварных соединений. Влияние дефектов на механические свойства сварных соединений определяется величиной и формой дефектов, частотой их повторения, материалом конструкции, условиями эксплуатации и характером нагрузки. Поэтому наличие дефектов в сварных соединениях еще не означает потерю их работоспособности. Но дефекты могут существенно снижать работоспособность конструкций и при определенных условиях привести к их разрушению. Следовательно, для определения надежности сварных конструкций и установления требований, предъявляемых к качеству сварных соединений, необходимо располагать сведениями о влиянии наиболее вероятных дефектов на прочность соединений. Наибольшую опасность для конструкций представляют внутренние дефекты, так как их надо обнаружить, не разрушая сварного соединения. В конструкциях, работающих при статических и динамических нагрузках, одни и те же дефекты неодинаково влияют на сварные соединения. При статической нагрузке основное влияние на прочность конструкций, работающих при температурах до —60 °С, оказывает относительная величина дефекта при условии, что материал сварного соединения имеет большой запас пластичности. При более низких температурах прочность характеризуется интенсивностью напряжений в зоне дефекта. При динамических нагрузках прочность сварных соединений определяется их сопротивлением усталостным напряжениям. Подрезы’, поры, шлаковые включения и не-провары снижают долговечность конструкций, являясь причинами образования концентрации напряжений. Трещины любой величины, как правило, не допускаются в сварных соединениях, так как способствуют концентрации внутренних напряжений, легко распространяясь при этом в глубь металла. Степень влияния подрезов на усталостную прочность зависит от глубины подреза, величины остаточной напряженности и вида сварного соединения. Так, у трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов не допускаются подрезы в местах перехода сварного шва к основному металлу глубиной более 0,1 толщины стенки трубы, но не более 1 мм. На одном стыке допускается подрез общей протяженностью не более 30% длины шва. Сварные стыки трубопроводов, работающих при условном давлении от 10 до 100 МПа (от 100 до 1000кгс/см2) и температуре от —50 до +510°С, бракуют при наличии подрезов в местах перехода от шва к основному металлу длиной более 20% протяженности шва при наружном диаметре до 159 мм и длиной более 100 -мм при наружном диаметре свыше 159 мм. Кроме того, сварные стыки трубопроводов бракуют при подрезах глубиной более 5% при толщине стенки до 10 мм и глубиной более 1 мм при толщине стенки более 10 мм. Суммарное влияние подреза и увеличения растягивающих остаточных напряжений может привести к снижению предела выносливости вдвое. Поры являются причинами усталостных разрушений в угловых, стыковых и в поперечных швах (по отношению к действующей нагрузке) с высокими растягивающими остаточными напряжениями. Поэтому в сварных швах трубопроводов высокого давления не допускаются одиночная пора, сплошная цепочка или сетка пор (независимо от длины и площади) размером более 5% толщины стенки трубы при ее толщине до 20 мм и свыше 1 мм при большей толщине и наличии двух и более пор на 100 мм сварного шва- В нахлесточных соединениях поры практически не влияют на их выносливость. Отрицательное влияние на прочность сварки соединений оказывают также шлаковые включения. Непровар оказывает большое влияние на ударную прочность металла сварных швов. По данным Института электросварки им. Е. О. Патона, непровар в 10% толщины сварного соединения может наполовину снизить усталостную прочность, а непровар в 40—50% снижает пределы выносливости стали в 2,5 раза- Эксплуатация сварных конструкций показывает, что сварочные напряжения и деформации в основном не снижают несущей способности конструкций. Но в некоторых случаях изменение размеров и формы сварной конструкции снижает ее работоспособность, портит внешний вид и даже может привести к разрушению. Так, искривление продольной оси элементов конструкций, работающих на сжатие, местное выпучивание, грибовид-ность полок колонн и балок могут привести к потере устойчивости и разрушению всей конструкции. Существует общая закономерность снижения прочности сварных конструкций под действием ударной нагрузки при наличии подрезов, пор, шлаковых включений и непроваров. Виды, количество и размеры допускаемых внутренних дефектов зависят от назначения конструкции. У трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов сварные швы бракуют, если обнаружены трещины любых размеров и направлений, свищи, сетки или цепочки пор, шлаковые или другие инородные включения, непровар в корне шва, межваликовые несплавления. Кроме того, бракуют сварные, швы, имеющие неЬровар при одностороннем шве без подкладного кольца глубиной более 10% толщины стенки трубы (если она не превышает 20 мм) и глубиной более 2 мм при толщине стенки свыше 20 мм, а также бракуют швы, имеющие одиночные поры, включения вольфрама размером свыше 10% толщины стенки (если толщина не превышает 20 мм) и размером более 2 мм (если толщина стенки свыше 20 мм) в количестве более трех на каждые 100 мм шва. Примерно такими же являются браковочные признаки для трубопроводов высокого давления. В сварных соединениях стальных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений допускаются непровары по сечению швов в соединениях, Доступных сварке с двух сторон глубиной до 5% толщины металла, но не более 2 мм при длине непровара не более 50 мм и общей длине участков непровара не более 200 мм на 1 м шва. Кроме того, возможны непровары в соединениях, доступных сварке с одной стороны (без подкладок), глубиной до 15% толщины металла, если она не превышает 20 мм. Допускается суммарная величина непровара, шлаковых включений и пор, расположенных отдельно нли цепочкой, не превышающая в рассматриваемом сечении при двухсторонней сварке 10% толщины свариваемого металла, но не более 2 мм, и при односторонней сварке без подкладок 15%, но не свыше 3 мм. —- Работоспособность сварных соединений и сварных конструкций в целом во многом определяется качеством сварных швов. Вопросы надежности работы сварных конструкций в настоящее время приобретают все большее значение из-за их эксплуатации при высоких -и низких температурах, в агрессивных средах, при больших рабочих напряжениях. При обработке материалов, в том числе и при сварке, практически всегда образуются различные дефекты. Вид дефектов и механизм их появления зависят от особенностей технологического процесса. При сварке плавлением образование дефектов определяется характером взаимодействия жидкого и твердого металлов, а также металлов с газами и шлаком. Жидкий металл растворяет определенное количество газов из воздуха и газообразных продуктов разложения электродного покрытия. Основными газами, влияющими на свойства металла и чаще всего присутствующими в металле, являются кислород, водород и азот. Водород физически растворяется в расплавленном металле, а кислород и азот с большим количеством металлов вступают в химическое взаимодействие. В процессе охлаждения вследствие снижения растворимости газов в металле происходит их выделение. В сварных соединениях встречается несколько групп дефектов. В зависимости от места нахождения и вида дефекты делятся на наружные и внутренние. К наружным дефектам относятся дефекты формы шва (неравномерные ширина и высота шва, бугры, седловины, разная высота катетов) и подрезы, прожоги, поджоги, наплывы, незаверенный кратер и вышедшие на поверхность газовые поры, трещины. К внутренним дефектам относятся трещины, непровары, поры, шлаковые включения, слипания. Процесс формирования шва и образования дефектов формы шва прежде всего связан с режимом сварки и пространственным положением сварного соединения. Основными элементами режима, влияющими на процесс формирования шва, являются величина, род и полярность тока, напряжение дуги и скорость сварки. Подрезы (рис. 83) представляют собой углубления в основном металле, идущие по краям сварного шва. Глубина подреза может достигать нескольких миллиметров. Причиной образования подрезов может быть большая сила тока и повышенное напряжение, смещение электрода относительно оси шва, неудобное пространственное положение шва при сварке, небрежность или недостаточная квалификация сварщика. Незаполнение углубления металлом и появление подреза определяются соотношением скорости кристаллизации металла шва и заполнения углубления жидким металлом. Поэтому устранить подрезы можно, уменьшив скорость кристаллизации или увеличив скорость заполнения углубления металлом. Обычно снижают скорость кристаллизации за счет уменьшения скорости сварки, предварительного подогрева деталей или применения многоэлектродной сварки, однако влияние предварительного подогрева, очевидно, связано не только со снижением скорости кристаллизации металла, но и с улучшением смачиваемости твердого металла расплавленным металлом вследствие меньшей разности температур между ними. Уменьшая рабочую толщину металла, подрезы являются местными концентраторами напряжений от рабочих нагрузок и могут привести к разрушению сварных швов в процессе эксплуатации конструкций. Причем более опасными являются подрезы, расположенные поперек действующих на них усилий в угловых и стыковых швах. При сварке на больших токах и высоких скоростях иногда отмечается отсутствие зоны сплавления между основным и наплавленным металлами. При сравнении этого дефекта с подрезами выясняется, что несплавления являются подрезами очень большой величины, а следовательно, и механизм их образования должен быть аналогичен механизму образования подрезов. Рис. 83. Подрезы а — в стыковом соединении; б —в горизонтальном шве. расположенном на вертикальной плоскости; в— в угловом шве таврового соединения Влияние подрезов на усталостную прочность зависит от глубины подреза, величины остаточных напряжений и вида сварного соединения. Так, у трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов не допускаются подрезы в местах перехода сварного шва к основному металлу глубиной более 0,1 толщины стенки грубы, но не более 1 мм. На одном стыке допускается подрез общей протяженностью не более 30 % длины шва. Сварные стыки трубопроводов, работающих при условном давлении от 10 до 100 МПа и температуре от —50 до 510 °С, бракуют при наличии подрезов в местах перехода от шва к основному металлу длиной более 20 % протяженности шва при наружном диаметре до 159 мм и длиной более 100 мм при наружном диаметре свыше 159 мм. Кроме того, сварные стыки трубопроводов бракуют при подрезах глубиной более 5 % при толщине стенки до 10 мм и глубиной более 1 мм при толщине стенки более 10 мм. Суммарное влияние подреза и увеличения растягивающих остаточных напряжений может привести к снижению предела выносливости вдвое. Рис. 84. Прожоги При повышении погонной энергии сварочной дуги увеличивается объем расплавленного металла. Если увеличение погонной энергии произошло за счет повышения силы сварочного тока, заметно возрастет и давление дуги. Поэтому при повышении погонной энергии возможно, что силы давления дуги и гидростатического давления станут больше сил поверхностного натяжения, что приведет к вытеканию металла и образованию прожогов (рис. 84). Причинами прожогов являются также неравномерная скорость сварки, увеличенный зазор. Прожоги появляются при сварке металла небольшой толщины, первого слоя в многослойных швах и при сварке вертикальных швов снизу вверх. Особенно часто прожоги возникают при сварке металла небольшой толщины, когда ширина сварочной ванны достигает значительных размеров и иногда превышает толщину металла. При сварке на весу можно избежать прожогов за счет уменьшения давления дуги и объема сварочной ванны, используя для этого импульсно-дуговую сварку. Существуют дефекты, называемые поджогами металла. Они возникают в процессе возбуждения дуги рядом с разделкой кромок. Этот дефект обязательно надо удалять, так как он является источником концентрации напряжений. В конце сварки при внезапном обрыве дуги образуется углубление, называемое кратером. Размеры кратера зависят от силы сварочного тока. Если сварку ведут без выводных планок, кратер следует тщательно заваривать и обрывать дугу на уже заваренном участке шва. Незаделанные кратеры оказывают неблагоприятное влияние на прочность сварного соединения, так как являются концентраторами напряжений. Не следует выводить кратер на основной металл, так как это приводит к образованию подрезов. При наличии в металле шва кратера в случае приложения вибрационной нагрузки снижение прочности сварных соединений из малоуглеродистой стали достигает 25%, а из низколегированной — 50%. Чрезмерная сила тока при длинной дуге и большой скорости сварки, увеличенный наклон сварного шва, неправильное манипулирование электродом, неудобное пространственное положение шва, выполнение вертикальных швов снизу вверх и недостаточный опыт сварщика могут привести к наплывам (рис. 85) расплавленного металла на нерасплавленный основной металл. Наплывы могут быть местными или иметь значительную длину. Рис. 85. Наплывы в швах а — горизонтальном; б — нахлесточного соединения; в — таврового соединения; г — стыковом или при наплавке валиков Рис. 86. Дефекты формы шва а — неравномерная ширина шва при ручной сварке; б — то же, при автоматической сварке: в — неравномерное усиление — бугры и седловины Неравномерная ширина швов, неравномерность усиления по длине шва, местные бугры и седловины (рис. 86) образуются из-за недостаточной квалификации сварщика, неправильных движений электрода, зависящих от зрительно-двигательной координации сварщика, а также в результате отклонений от заданных размеров зазора кромок при сборке. Рассмотренные дефекты формы шва снижают прочность сварных соединений и косвенно указывают на возможность возникновения внутренних дефектов. Образование пор (рис. 87) в металле сварных швов во многом определяется содержанием газов в металле, поэтому изучение вопросов распределения газов между металлом и газовой средой позволяет проектировать научно обоснованные технологические процессы и разрабатывать мероприятия по снижению пористости сварных швов. Металл сварочной ванны всегда содержит некоторое количество газа, которое попадает в него в процессе изготовления конструкции, вследствие нарушения защиты сварки или может образоваться в металле сварочной ванны в результате химической реакции. Интенсивность взаимодействия газов с металлами зависит от их химического сходства, температуры, давления, величины контактной поверхности. При сварке имеются условия, способствующие усилению взаимодействия газов с металлами — высокая температура, значительная контактная поверхность металл — газ при сравнительно небольшом объеме металла, интенсивное перемешивание металла, наличие электрических и магнитных полей. Поэтому содержание газов в металле шва бывает выше, чем в основном металле. Рис. 87. Пористость в наплавленном металле шва а — равномерная; б — п виде скоплений; в — в виде цепочки При некоторых условиях может произойти перенасыщение расплавленного металла газами, т. е. металл сварочной ванны будет находиться в нестабильном состоянии. Переход в стабильное состояние произойдет только в том случае, если находящийся в металле газ выделится из него в атмосферу или образует в нем газообразные пузыри. В сварочной ванне всегда имеются поверхности раздела между различными фазами — расплавленного металла со шлаком, неметаллическими включениями и твердым металлом. Однако известно, что наличие межфазных границ способствует образованию новой фазы. Пузырьки газа, появившиеся в сварочной ванне, вследствие разности плотностей металла и газа будут стремиться выйти на поверхность. Процесс удаления газового пузырька из сварочной ванны можно разделить на два этапа — перемещение пузырька к границе металл —газ или металл—-шлак и переход газового пузырька через межфазную границу. На поднимающийся пузырек помимо сил поверхностного натяжения, которые стремятся придать ему сферическую форму, действуют также силы трения и давление жидкости, стремящиеся деформировать пузырек. В итоге форма пузырька будет определяться соотношением действующих на него сил, величина которых, очевидно, зависит от размера всплывающего пузырька. Газовые пузырьки могут быть удалены из металла, пока он находится в расплавленном состоянии. Однако если они образуются в период кристаллизации металла сварочной ванны, то такие пузырьки останутся в металле в виде пор. Опасность возникновения пор увеличивается и вследствие скачкообразного уменьшения растворимости водорода и азота в металле при его затвердевании. Читать далее: Сварочные флюсы Сварочные электроды Общие сведения о сварке арматуры Противопожарные мероприятия при сварке Безопасность труда при сварке технологических трубопроводов Безопасность труда при сварке строительных металлических и железобетонных конструкций Защита от поражения электрическим током при сварке Техника безопасности и производственная санитария при сварке Управление качеством сварки Статистический метод контроля

Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения

Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения

Категория:

Сварка металлов

Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения

Классификация дефектов. Все дефекты подразделяются на наружные, внутренние и сквозные.

К наружным дефектам относятся занижение размеров и превышение усиления сварных швов, смещение шва от оси, подрезы (рис. 1), наплывы, усадочные раковины, незаплавленные кратеры, наружная пористость, трещины, выходящие на поверхность шва или околошовной зоны. К наружным дефектам относятся также неравномерность ширины и катета шва и крупная чешуйча-тость валика.

Рис. 1. Подрезы зоны сплавления: а — стыкового, б — угловоге, в — нахлеетвчноге

К внутренним дефектам относятся газовые поры, шлаковые и металлические включения, непровары (рис. 2), трещины в металле шва и в зоне термического влияния.

Сквозные дефекты предтавляют собой свищи, прожоги и сквозные трещины.

Рис. 2. Непровары: а — корня шва, б — зоны сплавления, в — частичный и сплошной

Причин дефектов сварных швов много, основные из них — низкое качество сварочных материалов, неправильная сборка, неисправность оборудования, отклонения от технологии и низкая квалификация сварщиков. При автоматической сварке дефектов возникает, как правило, меньше, чем при ручной.

Происхождение и сущность основных дефектов сварки. Для обеспечения работы изделия стыковые швы должны иметь небольшое усиление высотой 1—2 мм. Излишнее усиление шва (более 3—4 мм) в изделии, работающем на динамическую нагрузку, приводит к концентрации напряжений и снижению работоспособности сварного соединения. Особенно опасна концентрация напряжения для легированных сталей при работе конструкций при отрицательной температуре.

Крупная чешуйчатость шва, неравномерная ширина его и наличие наплывов наблюдаются при сварке на монтаже в неудобных условиях работы.

Подрезы представляют очень серьезную опасность, так как являются концентраторами напряжений в самом слабом месте сварного соединения, где часто бывает перегретый металл. Кроме того, подрезы уменьшают рабочее сечение шва. В ответственных конструкциях даже незначительные подрезы недопустимы. Подрезы исправляются наплавкой тонкого шва.

Непровары в корне сварного соединения и между слоями многослойного шва являются концентраторами напряжений, уменьшают сплошность металла сварного соединения .и работоспособность конструкций. К этому особенно чувствительны легированные стали.

Наружная и внутренняя пористость шва образует местную концентрацию напряжений, уменьшает физическую сплошность металла и может привести к преждевременному разрушению конструкции под нагрузкой. Причиной образования пор являются газы, которые образуются в процессе плавления и остывания металла шва и не успевают выйти в шлак.

Неметаллические (шлаковые) включения снижают ударную вязкость и прочность сварного соединения. Они получаются в результате плохой зачистки кромок от окалины и ржавчины и предыдущих слоев при многослойной сварке. Наименьшее количество неметаллических включений имеет место при сварке в защитных газах. Небольшие округлые включения не опасны. При сварке вольфрамовым электродом могут образоваться вольфрамовые включения. Этот дефект по степени опасности соответствует шлаковым включениям.

Трещины (продольные и поперечные, по шву и околошовные) создают несплошность материала для силового потока и вследствие этого местную концентрацию напряжений с резким падением динамической и вибрационной прочности конструкции. В зависимости от состава и свойств сварных швов и основного металла образовавшаяся в зоне сварки трещина может распространиться на значительную длину. Трещины считают самым опасным дефектом сварки.

Влияние дефектов на снижение прочности сварных соединений.

Влияние дефекта на работоспособность сварного соединения следует рассматривать с точки зрения формы, длины и расположения его по отношению к направлению действующей силы. Более опасными являются дефекты вытянутой формы (трещины, непровары), менее опасными — дефекты округлой формы (одиночные газовые поры, шлаковые включения). Дефекты, направленные параллельно силовому потоку, менее опасны для конструкций, работающих на статическую нагрузку. Непровар величиной в 25% от толщины металла при понижении температуры до —45 °С вызывает уменьшение временного сопротивления на растяжение сварного соединения в 2 раза, пластичности — более чем в 2—4 раза. Особенно сильно уменьшается прочность сварных соединений под влиянием физической несплошности. Например, непровар стыкового шва из низкоуглеродистой стали допускается только до 5% от толщины металла, а при сварке легированных сталей — еще меньше. Одиночные поры в количестве не более 5—6 на 1 см2 сечения шва допустимы в сварных соединениях из низкоуглеродистой стали.

Реклама:

Читать далее:

Классификация видов контроля качества сварных швов и сварных изделии

Статьи по теме:

Дефекты сварных соединений в формах и размерах швов

Такими дефектами являются неполномерность, неравномерность и несимметричность швов.

Неполномерность швов (рис. 176) возникает при недостаточной скорости подачи электродной проволоки для данной скорости сварки, при увеличении угла скоса кромок или зазора между ними, при протекании металла в зазор, при завышенном сварочном токе.

Рис. 176. Стыковой шов с недостаточным сечением (а) и угловой шов с неравномерным катетом по длине (б).

Неравномерность шва появляется вследствие неустойчивого режима сварки, неравномерности зазора и угла скоса кромок, в местах расположения прихваток большого сечения.

Несимметричность шва является следствием неточного направления электрода относительно зазора или разделки. Несимметричность сечения углового шва, т. е. разность его катетов, не должна превышать допускаемых пределов.

Обычно форма и размеры швов устанавливаются стандартами, правилами, техническими условиями и обусловливаются чертежом.

Швы могут также получаться бугристыми, грибовидной формы с боковыми выплесками, подрезами, наплывами, прожогами.

Шов считается бугристым, если высота усиления его превышает четвертую часть ширины шва. Бугристость образуется в результате низкого напряжения дуги, чрезмерно большой скорости сварки, малого вылета электрода.

Грибовидная форма шва наблюдается чаще всего при сварке стыковых соединений и указывает на недостаточную разделку кромок. Грибовидность получается также при сварке в условиях низких температур. Грибовидность, как и бугристость шва, можно устранить повышением напряжения дуги.

Боковые выплески металла сварочной ванны появляются при сварке стыковых швов вследствие магнитного дутья и излишне высокого напряжения дуги.

Подрезами (рис. 177) называют выемки в основном металле, выплавляющиеся в процессе сварки вдоль края шва. Подрезы в угловых швах, в стыковых швах с разделкой кромок указывают на чрезмерную ширину провара ввиду большого напряжения дуги.

Рис. 177. Подрезы в швах: а — угловом, б — стыковом.

При сварке угловых швов «в лодочку» значительные поперечные смещения электрода от линии шва вызывают подрезы со стороны смещенного электрода и наплывы с другой стороны.

Увеличение вылета электрода также сопровождается появлением краевых подрезов. Вследствие повышения значений тока и скорости сварки тоже возникают подрезы.

Наплывами или натеками (рис. 178), называют излишне наплавленный металл около кромок, наплывший в процессе сварки на основной металл.

Наплывы скрывают непровары верхней части кромок, трещины и другие дефекты, нарушают плавный переход шва к основному металлу. Поэтому их следует удалять, а металл сварного соединения, находившийся под ними, тщательно контролировать.

Рис. 178. Наплыв в угловом шве нахлесточного соединения.

Прожоги образуются из-за чрезмерной величины сварочного тока, большого зазора либо недостаточного поджатая флюсовой подушки или медной подкладки к свариваемым кромкам, а также при малом притуплении кромок и снижении скорости сварки. Место прожога должно быть тщательно зачищено от натеков металла и заварено, но предварительно следует устранить причины, вызвавшие прожог.

Дефекты формирования шва ухудшают его внешний вид и создают концентрацию напряжений. Обнаруживают их при осмотре. В некоторых случаях допускаются небольшие дефекты формирования, что оговаривается в инструкциях и технических условиях на изготовление данного изделия.

Сварка — Строительные СНИПы, ГОСТы, сметы, ЕНиР,

9.16. Допустимая минимальная начальная температура стали при ручной и полуавтоматической дуговой сварке элементов мостовых конструкций без предварительного подогрева принимается по табл. 2 как для листовых объемных и сплошностенчатых конструкций.
Сварка конструкций железнодорожных мостов должна выполняться только в отапливаемых цехах.
9.17. Сварку элементов мостовых конструкций следует выполнять в кондукторах-кантователях в закрепленном состоянии.
9.18. Сварные конструкции мостов должны удовлетворять требованиям подпунктов «а» и «г» п. 1.51 настоящей .главы; кроме того, не иметь несплавлений по кромкам, а также непроваров в стыковых швах и на предусмотренных проектом участках со сквозным проплавлением угловых и тавровых соединений. Наплавленный металл должен быть плотным по всей длине шва и не иметь трещин.
Допуски по технологическим дефектам швов сварных соединений стальных конструкций мостов приведены в табл. 41, а методы и нормы контроля — в табл. 42 настоящей главы. Контроль качества производится в соответствии со специальной инструкцией.
Исправление дефектного шва производят тем методом сварки, который предусмотрен в проекте для выполнения данного соединения. В отдельных случаях, по согласованию с заводской инспекцией, допускается заварка полуавтоматом дефектных участков швов, выполненных автоматом. Исправление дефектного участка шва более двух раз допускается в исключительных случаях с соблюдением требований п. 1.62 настоящей главы.
9.19. Номер или знак сварщика должен ставиться у начала и конца выполненного им шва на расстоянии 100 мм от линии шва.
9.20. Режимы сварки, приведенные в разрабатываемой заводом технологической документации, для каждого типа соединений и сочетаний толщин металла, марок материалов, а также начальных температур стали должны назначаться по утвержденным в установленном порядке заводским нормалям или инструкциям

Таблица 41

Категория	Типы швов сварных соединений,	Технологический дефект в шве сварного соединения
швов сварных соединений	входящих в данную категорию	поры наружные и внутренние, шлаковые включения	подрезы поперек усилий	подрезы вдоль усилий
I	1. Поперечные и продольные стыковые швы растянутых1 поясов сплошных балок2 2. Поперечные и продольные стыковые швы растянутых элементов ферм3 3. Угловые швы, прикрепляющие основные детали и элементы конструкции и работающие на отрыв (при растяжении или изгибе)	Поры или шлаковые включения диаметром более 2% толщины металла и более 1 мм не допускаются в крайних четвертях ширины4 стыкового шва (поз. 1, 2, 7) и в соединениях, перечисленных в поз. 4, 5, 6 настоящей таблицы. В остальной зоне стыковых швов (поз. 1,2,7) и в соединениях, указанных в поз. 3, допускаются единичные дефекты диаметром не более 1 мм для металла толщиной до 25 мм и не более 4% толщины для металла толщиной более 25 мм в количестве не	Без исправления не допускаются. Подрезы глубиной до 0,5 мм на металле толщиной до 20 мм и глубиной не более 3% толщины на металле толщиной более 20 мм, а также местные подрезы длиной до 20% длины шва при глубине подреза не более 6% толщины металла разрешается исправлять зачисткой без предварительной заварки подреза	Без исправления не допускаются. При наличии их глубиной до 1 мм на металле толщиной до 20 мм и глубиной не более 6% толщины на металле толщиной более 20 мм можно устранять зачисткой.
		более четырех дефектов на участке шва длиной 400 мм. Расстояние между дефектами не менее 45 мм.	Подрезы глубиной не более 1 мм, расположенные непосредственно на ребрах жесткости к которым не присоединяются элементы поперечной конструкции пролетного строения, можно оставлять без исправления
I	4. Концевые участки (длиной 100 мм) стыковых и угловых швов, прикрепляющих к растянутым элементам ферм и растянутым поясам сплошных балок узловые фасонки или расположенные вдоль усилия фасонки связей 5. Концевые участки (длиной 100 мм) угловых поясных и соединительных швов в местах обрыва одной из частей сечения сплошных балок (стенки или пояса) в растянутой зоне и растянутых элементов ферм 6. Концевые участки (длиной 100 мм) угловых косых швов, прикрепляющих концы накладных компенсаторов или обрываемых в пролете листов пакетов растянутых поясов сплошных балок 7. Концевые участки поперечных стыковых швов стенки балок на протяжении 40% высоты растянутой зоны, но не менее 200 мм, считая от растянутого пояса
II	8. Угловые поясные швы растянутых поясов сплошных балок (кроме швов по поз. 5) 9. Угловые соединительные швы растянутых элементов ферм (кроме швов по поз. 5) 10. Угловые соединительные швы пакетов растянутых поясов сплошных балок (кроме швов по поз. 6) 11. Поперечные стыковые швы стенок балок в растянутой зоне — на участке протяжением 40% ее высоты, примыкающем к концевому участку (см. поз. 7)	Допускаются единичные дефекты диаметром не более 1,5 мм в количестве не более пяти дефектов на участке шва длиной 400 мм. Расстояние между дефектами не менее 15 мм	Без исправления не допускаются. Имеющиеся подрезы устраняются зачисткой или заваркой с последующей зачисткой согласно указаниям для швов I категории	Допускаются глубиной не более 1 мм при ширине не менее 2 мм и плавном очертании. Подрезы большей глубины или неплавного очертания устраняются зачисткой или заваркой с последующей зачисткой согласно указаниям для швов I категории
II	12. Продольные стыковые швы стенок балок, расположенные в растянутой зоне в пределах 80% ее высоты, считая от растянутого пояса 13 а) Концевые участки (длиной 100 мм) угловых швов, прикрепляющих горизонтальные фасонки связей к стенкам балок в растянутой зоне в пределах 40% ее высоты, считая от растянутого пояса б) Стыковые и угловые швы (за исключением концевых участков, см. поз. 4), прикрепляющие к растянутым элементам ферм и растянутым поясам сплошных балок узловые фасонки или расположенные вдоль усилия фасонки связей, а в неразрезных сталежелезобетонных пролетных строениях — упоры	См. п. 11	См. п. 11	См. п. 11
III	14. Поперечные я продольные стыковые швы сжатых поясов сплошных балок 15. Поперечные и продольные стыковые швы сжатых элементов ферм 16. Поперечные стыковые швы стенок балок на участке за вычетом поз. 7 и 11 17. Продольные стыковые швы стенок балок, расположенные в пределах части высоты балки, остающейся за вычетом поз. 12 18. Стыковые и угловые швы, прикрепляющие к сжатым элементам ферм и сжатым поясам сплошных балок узловые фасонки или расположенные вдоль усилия фасонки связей, а в сталежелезобетонных пролетных строениях — упоры 19. Угловые поясные швы сжатых поясов сплошных балок 20. Угловые соединительные швы сжатых элементов ферм 21. Угловые соединительные швы пакетов сжатых поясов сплошных балок	Допускаются единичные дефекты диаметром не более 2 мм в количестве не более 6 дефектов на участке шва длиной 400 мм. Расстояние между дефектами не менее 10 мм	Согласно указаниям для швов II категории
III	22. Угловые швы, прикрепляющие горизонтальные фасонки связей к стенкам балок (за исключением швов, указанных в п. 13<а>) 23. Угловые швы, прикрепляющие вертикальные и горизонтальные ребра жесткости, диафрагмы, а также расположенные поперек усилия в элементе фермы, поясе или стенке сплошной балки фасонки связей 24. Угловые швы, прикрепляющие элементы связей к фасонкам и ребрам жесткости	Допускаются единичные дефекты диаметром не более 2 мм в количестве не более 6 дефектов на участке шва длиной 400 мм. Расстояние между дефектами не менее 10 мм	Согласно указаниям для швов II категории
1 Категории швов сварных соединений сжато-вытянутых элементов и зон конструкций — те же, что и растянутых. 2 В конструкциях с ортотропной плитой на швы ее сварных соединений распространяются требования, предъявляемые к поясам балок. 3 Ортотропная плита железнодорожного проезда, включенная в работу главных ферм, также относится к элементам ферм. 4 Под шириной стыкового шва понимается расстояние между линиями сплавления металла шва с основным металлом на поверхности детали.

Таблица 42

Методы контроля	Нормы контроля для швов сварных соединений категорий
	I	II	III
1. Систематическая проверка выполнения заданного технологического процесса сборки и сварки	100% швов	100% швов	100% швов
2. Наружный осмотр и промер швов	100% длины швов	100% длины швов	100% длины швов
3. Ультразвуковая дефектоскопия	100% отнесенной к I категории длины каждого стыкового и углового шва	100% отнесенной ко II категории длины стыковых и угловых швов по поз. 13″а» табл. 41; 100% длины каждого второго стыкового шва II категории по поз. 11 табл. 41 и 50% длины каждого стыкового шва II категории по поз. 12 табл. 41 (швы выбираются заводской инспекцией). При выявлении дефектов, выходящих за пределы допусков, контролю подлежат 100% стыковых швов по поз. 11*, 12 табл. 41	100% длины каждого третьего стыкового шва III категории по поз. 14, 15 табл. 41 (швы выбираются заводской инспекцией). Если при этом качество более чем 10% проверенных стыков признано неудовлетворительным, то производится дополнительный контроль такого количества стыков, чтобы общий объем проверенных ультразвуковой дефектоскопией швов составлял 50%. Если и при дополнительном контроле выявляются стыковые швы неудовлетворительного качества, то контролю подлежат 100% стыковых швов данной категории
4. Просвечивание проникающими излучениями	Швы, результаты проверки которых ультразвуковой дефектоскопией требуют уточнения	––	––
5. Металлографические исследования макрошлифов на торцах стыковых швов	100% стыковых швов по поз. 1, 2 табл. 41, за исключением стыковых швов внутренних листов элементов коробчатого сечения		По два макрошлифа на каждом стыковом шве по поз. 14, 15 табл. 41, в котором при контроле ультразвуковой дефектоскопией выявлены дефекты; если при осмотре макрошлифов обнаружены недопустимые дефекты, то осматриваются еще два макрошлифа на данном элементе. Если на дополнительных макрошлифах обнаруживаются недопустимые дефекты то осматриваются макрошлифы на всех стыковых швах данного элемента
* Нормы контроля действуют для швов по поз. 11 и в случае, если недопустимые дефекты обнаружены в швах по поз. 7 табл. 41.

При сварке конструкций мостов производится проверка применяемых режимов и сварочных материалов путем испытания контрольных соединений с определением механических свойств соединений и металла шва, а также его химического состава. Методы и объем испытании контрольных соединений устанавливаются специальной инструкцией.
9.21. Устранение деформаций грибовидности и перекоса полок двутавровых, тавровых и Н-образных элементов мостовых конструкций, в том числе эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40° С и до минус 65° С включительно и из стали класса С52/40, допускается производить холодной правкой на пресс-вальцах при соблюдении требований табл. 1. Указанные элементы, а также элементы коробчатого сечения допускается исправлять с помощью термической и термомеханической правки с нагревом в соответствии с требованиями п. 9.6; при этом одну и ту же зону выправлять более двух раз не допускается.

ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ ШВОВ. И ИХ КОНТРОЛЬ

§ 73. Дефекты сварных соединений
и причины их образования

Дефектами в сварных шйах принято называть откло­нения от норм, предусмотренных ГОСТами и техничес­кими условиями на сварные соединения. Дефекты умень­шают прочность сварных швов и могут привести к раз­рушению сварных соединений.

Основными причинами образования дефектов явля­ются нарушения технологии сборки и сварки, примене­ние несоответствующих сварных материалов, неправиль­ный выбор режима сварки, низкая квалификация свар­щика. Дефекты могут быть наружные и внутренние. К наружным дефектам относятся дефекты формы и раз­меров сварных швов. К внутренним — дефекты макро — н микроструктуры. Формы и размеры сварных швов ус­танавливаются техническими условиями или счандаріз —

мн (ГОСТ 5264—69) и обычно указываются в рабочих чертежах.

При газовой сварке наиболее частыми дефектами сварных швов являются неполномернасть шва, неравно­мерность ширины и высоты шва (рис. 114), крупная буг­ристость, наличие седловиц. Эти дефекты возникают вследствие плохого качества присадочной проволоки и

горючих газов, непра­вильной подготовки кромок, недостаточ­ной квалификации сварщика. Нарушение формы и размеров швов сопровождается часто такими дефек­тами, как наплывы, подрезы, непровары и др. (рис. 115).

Наплывы обра­зуются в результате натекания жидкого металла на кромки недостаточно прогретого основного металла (рис. 115,а). Наплывы чаще всего образуются при сварке горизонтальных швов. Они могут быть в от­дельных местах и иметь значительную протяженность. Причинами возникновения наплывов могут быть непра­вильный наклон мундштука горелки и присадочной про­волоки к поверхности свариваемого металла. Обнару-

женные наплывы срубают и проверяют, нет ли в этом месте непровара.

Подрезом (рис. 115,6) называют уменьшение толщины основного металла в месте его перехода к усилению шва. При газовой сварке подрезы образуют­ся из-за применения повышенной мощности сварочного пламени. Подрезы приводят к ослаблению сечения ос­новного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения, а также вызвать местную концен­трацию напряжений от рабочих нагрузок. Подрезы ис­правляют подваркой ниточного шва. Во избежание под­резов следует правильно выбирать режимы сварки.

Прожоги — это проплавление основного металла с образованием сквозных отверстий и натеками с обрат­ной стороны свариваемого металла. Они возникают вследствие большого зазора между свариваемыми кром­ками, недостаточного притупления кромок, завышенной мощности сварочного пламени, недостаточной скорости сварки. Прожоги исправляют вырубкой дефектных мест с последующей заваркой.

Незаваренные кратеры образуются в ре­зультате резкого обрыва пламени в конце сварки. Кра­теры уменьшают рабочее сечение шва, снижают проч­ность шва и могут явиться причинами образования тре­щин. Кратеры исправляют заваркой с предварительной вырубкой до основного металла.

Непроваром (рис. 115,а) называется местное не — сплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой слоев шва при многослойной сварке. Непровар образуется из-за неправильной подго­товки кромок под сварку, недостаточной мощности сва­рочного пламени, большой скорости сварки, плохой за­чистки кромок перед сваркой от окалины, шлака, ржав­чины, грязи и других загрязнений. Непровары, особенно по кромкам и между слоями, являются самыми опасны­ми, так как влияют на прочность сварочного шва. Обна­руженные участки с непроваром вырубают до основного металла, зачищают и заваривают вновь.

Шлаковые включения (рис. 115, в) в свар­ном шве возникают из-за плохой зачистки свариваемого металла и присадочной проволоки, а также неправиль­ного выбора режимов сварки. Шлаковые включения ос­лабляют сечение шва, вызывают снижение прочности и являются зонами концентрации напряжений. Места швов со шлаковыми включениями вырубают и завари­вают вновь.

Трещины (рис. 115, с)) являются наиболее опас­ными дефектами сварных швов Трещины могут возни­кать в сварном шве и в околошовной зоне Трещины по происхождению делятся на холодные и горячие, по расположению — на поперечные и продольные, по раз­мерам— на макро — и микроскопические Трещины в сварных швах образуются во время сварки и после свар­ки Образованию трещин способствует повышенное со­держание углерода в наплавленном металле, а также серы, фосфора и водорода Холодные трещины возника­ют при температурах 100—300° С в легированных ста­лях и при нормальных температурах в углеродистых сталях

Причинами образования трещин являются несоблю­дение технологии и режимов сварки, неправильное рас­положение швов в сварной конструкции, что вызывает высокою концентрацию напряжений, приводящих к пол­ному разрушению изделия Большие напряжения в свар­ных конструкциях возникают при несоблюдении заданно­го порядка наложения швов Поверхностные трещины в сварных швах вырубаются полностью и заварива­ются вновь. Чтобы в процессе вырубки трещина не рас­пространялась дальше по шву, необходимо перед вы­рубкой засверливать трещины по концам

Пористость в сварных швах появляется в резуль­тате того, что газы, растворенные в жидком метал­ле, не успевают выйти наружу до затвердевания поверх­ности шва. Поры делают сварной шов неплотным и уменьшают его механическую прочность Причинами об­разования пор являются плохая зачистка свариваемых кромок и присадочной проволоки от грязи, ржавчины, масла, повышенное содержание углерода в основном ме­талле, большая скорость сварки, неправильный выбор характера сварочного пламени и марки проволоки.

Газовые поры располагаются цепочкой на некото­ром расстоянии друг от друга или в виде скоплений раз­мером от сотых долей миллиметра до нескольких милли­метров. Иногда поры выходят на поверхность, образя свищи. Поры могут быть внутренние, наружные и сквоз­ные. Участки сварных швов с порами исправляют вы­рубкой дефектных мест до основного металла с последу­ющей заваркой.

Перегрев металла может возникнуть при большой мощности сварочного пламени и малой скорости сварки. Перегрев металла характеризуется увеличением разме­ра зерен в металле шва и в околошовной зоне, что сни­жает механические свойства сварного соединения, в осо­бенности ударную вязкость. Поэтому перегретый металл шва обладает повышенной хрупкостью и низким сопро­тивлением ударным наїрузкам. Перегрев металла ис­правляется последующей термической обработкой

Наиболее опасным дефектом является пережог ме­талла Он характеризуется наличием в структуре метал­ла шва окисленных зерен, которые из-за наличия на них пленки окислов обладают малым взаимным сцеп­лением Пережженный металл хрупок и не поддается исправлению Причинами образования пережога метал ла являются применение при сварке окислительною сварочного пламени и плохая защита расплавленного металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха Участки с пережженным металлом вырубают полносіью до основного металла и заваривают вновь

Дефекты сварных соединений

---

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

---

Дефектами сварных соединений называют отклонения от установленных норм и требований, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности и точности, а также к ухудшению внешнего вида изделия. В зависимости от характера залегания дефекты в сварных соединениях разделяют на внешние, внутренние, сквозные и др.

Трещины являются наиболее опасными дефектами, резко снижающими статическую и циклическую прочность изделий, Трешины, образовавшиеся в процессе сварки, называют горячими, а после охлаждения металла — холодными.

Рис. 20.1. Типы сварочных дефектов — несплошностей

При изготовлении сварных конструкций шов связывает отдельные детали. От качества выполнения сварных швов зависит прочность и выносливость конструкции в эксплуатации.

Дефекты в сварных швах снижают прочность сварной конструкции и могут привести в процессе эксплуатации к авариям. Дефекты в сварных швах обычно являются следствием: плохой подготовки и сборки под сварку; несоответствия качества электродов и основного металла требованиям технических условий; невыполнения установленных технологических процессов; низкой квалификации сварщика.

Дефекты в сварных конструкциях разделяются на наружные пороки, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре невооруженным глазом или при помощи лупы 4—5-кратного увеличения, и внутренние пороки, которые могут быть обнаружены только при специальных методах контроля.

Основным видом дефектов сварных соединений является несоответствие шва требуемым геометрическим размерам, заданным чертежом. Данный вид дефекта чаще всего встречается при выполнении угловых швов; в стыковых соединениях размеры шва определяются толщиной свариваемых листов и потому такой дефект наблюдается реже.

Кратером называют углубление, образующееся после обрыва дуги в конце шва. При усталостном нагружении кратер может быть источником образования и развития трещин.

Прожогом называют полость в шве, образовавшуюся в результате вытекания сварочной ванны.

Наплывы или натеки чаще всего встречаются в угловых швах. Это — результат отложения наплавленного металла на непрогретый основной металл и отсутствие сплавления с ним. Наплывы могут образоваться в результате неправильно установленного режима сварки. Натеки могут быть по всей длине шва и местные.

Натеки не требуют исправления в том случае, когда выдержан калибр шва.

Подрезом называют местное уменьшение толщины основного металла у границы шва. Этот дефект приводит к уменьшению сечения изделия в околошовной зоне и резкой концентрации напряжений при одноосном или сложном нагруженном состоянии. Подрезы — узкие продольные углубления: вдоль края шва, которые чаще всего встречаются при угловых, швах в тавровых соединениях и располагаются на вертикальной плоскости.

Подрезы являются результатом неправильного ведения процесса сварки. Они ослабляют сечение основного металла. При положении шва «в лодочку» подрезы не наблюдаются. Подрезы могут быть на отдельных участках и по всей длине. Пребольшой глубине подрезы подлежат исправлению путем наложения узкого валика.

Непроваром называют местное или общее отсутствие сплавления между наплавленным и основным металлом. Непровар — несплавление либо между основным и наплавленным металлом, либо между отдельными валиками. Непровары могут быть наружными и внутренними. Они ослабляют прочность сварного соединения. Непровары получаются по самым разнообразным причинам: неправильная разделка кромок, некачественная сборка, несоблюдение режимов сварки, неудовлетворительная зачистка свариваемых кромок и др. Сплошные непровары подлежат исправлению, отдельные мелкие непровары могут быть допущены без переварки. 

Пористостью металла называют газовые полости, образовавшиеся в расплаве вследствие перенасыщения газами. Пористость шва может быть наружной и внутренней. Отдельные мелкие наружные поры исправлять не следует.

Трещины в основном и наплавленном металле подлежат обязательному исправлению.

Э.С. Каракозов, Р.И. Мустафаев «Справочник молодого электросварщика». -М. 1992
«Электрическая дуговая сварка меди», А.И. Мальмстрем. Машгиз, 1954

См. также:

Причины появления подрезов при сварке и возможные способы устранения

Подрезы — один из наиболее распространенных сварочных дефектов, с которыми время от времени приходится сталкиваться каждому сварщику. Подрезание делает зону сварки слабой и склонной к растрескиванию. К счастью, при правильной технике сварки подрезы можно значительно уменьшить. Вот почему так важно знать, какие причины вызывают подрезы при сварке, чтобы можно было применить эффективные методы предотвращения.

Что такое поднутрение при сварке?

Поднутрение — это дефект в форме канавки, который обычно проявляется по краям основного металла в сварном шве .Этот дефект обычно характерен только для угловых и стыковых соединений.

Основная проблема с поднутрениями заключается в том, насколько они могут уменьшить толщину основного металла. Это уменьшение толщины затем приводит к потере качества и прочности сварного шва и сварной конструкции.

Первое, что важно понять, когда дело касается поднутрений, — это то, что они могут проявляться двумя разными способами. К ним относятся внутренняя канавка или канавка и внешняя канавка или корончатая канавка .

Внутренняя канавка или канавка корня

---

Внутренняя канавка или нижняя канавка образуется около корня сварного шва на основном металле и проявляется в виде углубления на боковой стенке. При рентгенографическом контроле корневая подрезка будет отображаться рядом с центром сварной области в виде темной линии.

Внешний подрез или подрезание коронки

---

Внешний подрез или корончатый подрез образуется около носка или вершины зоны сварного шва на основном металле.При рентгенографическом контроле поднутрение коронки будет отображаться на краю сварной области в виде темной линии.

Причины подрезов при сварке

Теперь, когда вы понимаете, что такое поднутрение, пора начать изучать, что может его вызвать.

1. Слишком высокий ток

Очень высокий ток заставляет края основного металла плавиться из-за большого количества тепла. Расплавленный металл, вызванный этим чрезмерным нагревом, затем стекает в зону сварки , увеличивая вероятность образования поднутрения.

2. Чрезмерное напряжение

Очень высокое напряжение может привести к расплавлению электрода на большие шарики, которые перемещаются из стороны в сторону, что приведет к слабому сплавлению металла с присадочным материалом. Расплавленный электрод смешивается с расплавленным металлом, что приводит к образованию поднутрений.

3. Плохие навыки ткачества

Плохие навыки ткачества во время сварки могут привести к увеличению скорости сварки; следовательно, вызвать подрезку. Очень высокие скорости ткачества вызывают неравномерное распределение тепла, что приводит к неравномерному плавлению металла и образованию поднутрений.

4. Использование неподходящего присадочного материала

Из-за неправильного присадочного материала вокруг сварного шва возникают разницы температур, что приводит к неравномерному плавлению. Неравномерное образование расплавленного металла приводит к образованию поднутрения.

5. Недостаточная подача присадочного материала

Хороший сварной шов имеет достаточное количество присадочного материала, нанесенного в зоне сварного шва. Однако недостаточное количество присадочного материала может вызвать подрезы.

6. Неправильный угол при установке электрода

При неправильной установке электрода в сварной части образуется слишком много или слишком мало расплавленного металла, что приводит к поднутрениям. Удерживание стержней под неправильным углом приводит к неравномерному распределению тепла, края становятся больше, что увеличивает вероятность образования поднутрений.

7. Сварочные поверхности с мусором

Сварочные поверхности с отложениями, такими как краска, пыль, ржавчина и влага, более склонны к образованию поднутрений. Частицы мешают металлическим свойствам, затрудняя надлежащее плавление расплавленного металла.

8. Неправильный выбор защитного газа

Загрязненный или неправильно смешанный защитный газ ухудшает свойства металла и приводит к поднутрениям.

9. Неправильное положение при сварке

Поднутрения образуются из-за того, что электрод держат вертикально, так как процесс сварки происходит на горизонтальной поверхности.Кроме того, работа на неустойчивых станках ухудшит качество сварки. Следовательно, подрезы возникают из-за недостаточного и неравномерного распределения присадочного материала на поверхности металла во время сварки.

10. Неправильный размер электрода

Большие электроды плавят чрезмерное количество металла, что приводит к поднутрениям. И наоборот, слишком маленькие электроды генерируют недостаточное количество расплавленного металла, что приводит к дефектам сварки. Сварочный пруток правильного размера также должен пропускать большой ток, не мешая подаче расплавленного металла и не деформируя металл.

11. Чрезмерная длина дуги

Дуга — это зазор между концом сварочного стержня и свариваемым металлом. Если размер дуги больше диаметра электрода, расплавленный металл покрывает большую площадь, чем предполагалось изначально, что приводит к увеличению подрезов.

Как предотвратить поднутрения при сварке

Как и в случае любого сварочного дефекта, такого как пористость или сварочные трещины, первым и наиболее важным способом предотвращения подрезов является изучение их причин.Простое владение этими знаниями может значительно уменьшить вероятность возникновения дефектов сварки.

Помимо знаний, существует множество профилактических методов, которые вы можете применить для дальнейшего уменьшения подрезов в сварных швах. Следующие методы — самые полезные, которые вам следует практиковать.

1. Использование процесса многопроходной сварки

При многопроходной сварке после того, как первый сварной шов наложен и охлаждается, другой сварной шов накладывается поверх первого. Этот процесс помогает стабилизировать свойства плавления металла, тем самым уменьшая возникновение подрезов.Если вам нужна помощь в освоении процесса многопроходной сварки, вы можете найти здесь замечательное руководство.

2. Отрегулируйте длину дуги.

Сварка стержнем, расположенным слишком далеко от расплавленного металла, приводит к разбрызгиванию и может вызвать образование поднутрений. Как правило, длина дуги не должна быть больше диаметра металлической части стержня. Например, при сварке диаметром восемь дюймов электрод должен находиться на расстоянии примерно одной восьмой дюйма от основания.

3.Правильная техника плетения

Овладение техникой плетения — еще один способ предотвращения подрезов. Своевременные паузы на каждой стороне сварного шва позволяют нарастать валики, тем самым сводя к минимуму образование поднутрений. Больше подрезов образуется, когда электрод плетется на высоких скоростях из-за разбрызгивания расплавленного металла. Обычно стержень должен двигаться по намеченной траектории, не отклоняясь слишком далеко.

4. Надлежащее использование защитного газа

Использование надлежащего защитного газа защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и других атмосферных газов.Если расплавленный металл попадет в контакт с воздухом, возникшая реакция может привести к образованию поднутрений. Смесь газов в экране должна соответствовать типу и толщине металла.

Сварщикам может быть сложно определить, какой защитный газ использовать, особенно если у них нет опыта. Если вы один из тех, у кого возникают проблемы с выбором правильного газа, ниже мы включили отличное видео, которое должно вам помочь.

5.Правильное положение и угол

Как упоминалось ранее, удерживание пистолета, прутка или проволоки под неправильным углом во время сварки может значительно увеличить вероятность получения поднутрения. Вот почему очень важно поддерживать правильный угол на протяжении всего процесса сварки. Вот несколько советов, которые могут помочь:

Сварочная проволока — Когда вы продвигаете в направлении сварного шва, пистолет должен располагаться под углом 10-15 градусов.

Сварка палкой — При перетаскивании необходимо сохранять угол 20-30 градусов.

6. Оптимизация скорости хода

При сварке слишком низкая или высокая скорость хода может быть причиной образования поднутрений. Неподходящие скорости движения могут вызвать прожиг, неполное проплавление, повышенное разбрызгивание сварного шва, трещины и многое другое. . Вам необходимо иметь такую ​​скорость движения, которая позволяет металлу сварного шва полностью заполнять шов.

7. Подготовка металлических поверхностей

Поверхности с отложениями, такими как ржавчина, краска, влага и масло, создают дефекты сварки.Обломки на металлической поверхности мешают плавлению. Поэтому рекомендуется очищать свариваемый металл, чтобы предотвратить образование сварочных дефектов, таких как подрезы. Если мусор невозможно удалить, уменьшите скорость движения, чтобы пузыри вылетели до того, как расплавленный металл затвердеет.

8. Стабильная рабочая среда

Устойчивый и сбалансированный рабочий стол важен для правильного определения траектории движения во время сварки. Хороший сварщик должен использовать прочные зажимы для фиксации свариваемых конструкций, сводя к минимуму вероятность появления подрезов.

Как исправить поднутрение при сварке

Вопрос о том, нужно ли ремонтировать поднутрение, является важным в сварочной промышленности. Чтобы принять решение, необходимо проанализировать соотношение затрат и выгод. В любом случае, можно исправить поднутрение , и это может быть легко, в зависимости от серьезности.

Два самых популярных метода — плетение и бисер. По сути, вы хотите сделать еще один сварочный проход, чтобы заполнить канавку поднутрения.Также существует возможность шлифования сварного шва, но это может снизить прочность всей конструкции.

В соответствии со стандартами AWS в отношении ремонта поднутрений они указывают:

«Удаление металла сварного шва или частей основного металла может производиться механической обработкой, шлифованием, выкрашиванием или строжкой. Это должно выполняться таким образом, чтобы прилегающий металл сварного шва или основной металл не имел зазубрин или выдавливаний. Кислород Строжку разрешается использовать только для сталей после прокатки.Неприемлемые участки сварного шва следует удалять без существенного удаления основного металла. Перед сваркой поверхности необходимо тщательно очистить. Металл сварного шва должен быть наплавлен, чтобы компенсировать любой недостаток в размере ».

По какой-либо причине, если вы не можете исправить поднутрение, вам, возможно, не стоит особо беспокоиться. Это связано с тем, что в сварном шве на самом деле допускается приемлемое количество подрезов.

Какая допустимая допустимая величина поднутрения?

Поднутрение не должно выходить за пределы 0.5 мм , и это не должно противоречить минимальным требованиям к толщине сечения. Поэтому не рекомендуется подрезка, превышающая 1/32 дюйма. Следовательно, , если трехдюймовая конструкция имеет поднутрение глубиной 1/16 дюйма более двух дюймов , это приемлемо.

Сварка поднутрений — что это? И как этого избежать!

Это руководство даст вам общее представление о том, что такое «поднутрение» в сварочной промышленности. Считается распространенным дефектом, есть несколько простых и простых способов избежать этого.

Подрез — один из самых серьезных дефектов сварного шва. Он не подведет вас при сварочных испытаниях и действительно ослабит сварной шов. Хотя это плохой дефект, есть несколько простых способов избавиться от этой проблемы.

При помощи некоторых простых приемов и настроек машины можно избежать подрезов и добиться приемлемых сварных швов. Если следовать правильным настройкам и рекомендациям, этого достаточно легко избежать.

Подрезы обычно находятся на краю сварного шва: Wikimedia Commons

Что такое подрезка?

Поднутрение — это когда кромки сварного шва врезаются в основной материал.Вместо того, чтобы края сварного шва выглядели заподлицо, есть небольшие или большие углубления в местах врезания сварного шва в основной металл.

«Носок» сварного шва — это место соединения валика сварного шва с основным металлом. Вот где находится поднутрение. Вместо того, чтобы плавно срастаться с основным материалом, сварной шов фактически врезается в него, оставляя вмятину.

Выточка считается дефектом при сварочных испытаниях. Хотя, по мнению некоторых инспекторов сварки, для этого есть небольшой допуск, обычно вообще не допускается подрезы.Иногда вам может быть разрешено 1/32 дюйма поднутрения. Хотя такой допуск доступен, лучше избегать подрезки как можно чаще.

Практика сварки труб: Pixabay

Подрезка до некоторой степени ослабляет сварной шов. Когда сварной шов подрезает основной материал, вы фактически убираете часть этого исходного металла.

Хотя подрез не ослабляет сварной шов полностью, он действительно снижает потенциал сварного шва. Это увеличивает вероятность растрескивания или разрушения сварного шва.

После того, как вы зададите свои настройки и скорость движения, будет намного легче избежать подрезки. Этот дефект часто возникает из-за типичных ошибок новичков, и у многих опытных сварщиков никогда не будет такой проблемы.

Что вызывает поднутрение? Undercut + Underfill: Wikimedia Commons

Undercut вызывается несколькими проблемами.

Одна из причин — проблема в силе тока / напряжении. Если у вас слишком высокая сила тока при сварке Stick и TIG, сварочная дуга слишком горячая и выжигает основной материал.Это избыточное тепло уносит материал по краям сварного шва. Лучше убавить огонь и посмотреть, как получится следующий шов.

При использовании MIG слишком высокое значение напряжения будет врезаться в основной материал — несмотря на добавленную присадочную проволоку, сильный нагрев все еще может вызвать подрезку. Мы рекомендуем постепенно снижать напряжение до тех пор, пока не исчезнет поднутрение. Начните с небольшого сокращения, а затем продолжайте.

Другая причина поднутрения — слишком медленная подача присадочной проволоки.Недостаточное количество материала для сварного шва довольно часто приводит к поднутрению. Если вы не добавляете достаточно присадочного металла в зависимости от нагрева, сварной шов не выдержит, и вы сожжете металл.

Таблица символов сварки — проверьте цену на Amazon

Например, ваши настройки TIG могут быть установлены правильно, но если ваши мазки присадки слишком медленные, сварной шов не будет нарастать достаточно высоко. При сварке TIG часто возникает проблема из-за слишком малого диаметра присадочного стержня.

Возможно, вы используете присадочную штангу 3/32 дюйма, когда более подходящей будет штанга 1/8 дюйма (большего размера). Это означает, что при использовании более широкого присадочного прутка с каждым нанесением добавляется больше материала к сварному шву TIG.

Для более крупных стыков и больших зазоров более широкие электроды выполняют свою работу лучше.

При сварке MIG использование слишком тонкой проволоки и установки высокого напряжения может привести к поднутрению. В проволоку недостаточно материала, и у вас слишком сильный нагрев. Согласовав напряжение с диаметром проволоки, вы обеспечите сварной шов практически без подрезов.

Практика сварки MIG: Pxfuel

Для более тонкой проволоки MIG, например диаметром 0,025 дюйма, лучше всего подходят напряжения в диапазоне 16-19. По мере увеличения диаметра провода вы также должны увеличивать свое напряжение. Если вы используете провод 0,035 дюйма, ваше напряжение должно быть не менее 23 вольт — намного больше, чем провод 0,025 дюйма.

Для сварки штангой требуются более широкие электроды для сварки более толстых материалов. Вы можете использовать электроды 3/32 ″ или 1/8 ″ для вашего текущего проекта; но если вам нужно сваривать толстую сталь, то больший электрод даст вам больший успех.

Согласовав размер электрода с настройками нагрева, вы убедитесь, что подрезание не произойдет так легко. Если тепловложение соответствует добавляемому присадочному металлу, сварной шов должен получиться безупречно.

Другие выпуски

При сварке MIG неправильная скорость подачи проволоки может привести к подрезу. При выполнении шва с разделкой кромок при низкой скорости подачи проволоки недостаточно наполнителя для завершения соединения, что приводит к поднутрению.

С другой стороны, использование слишком высокой скорости проволоки MIG может привести к врезанию основного материала, поскольку это слишком сильно нагревает дугу.Скорость проволоки MIG измерить очень просто — дюймы в минуту. Это сколько проволоки откладывается в минуту. Более низкая скорость подачи проволоки составляет около 150 дюймов в минуту, а высокая скорость подачи может превышать 400 дюймов в минуту.

Имейте в виду, что более высокая скорость подачи проволоки приведет к сгоранию большего количества проволоки. Это означает более высокую стоимость эксплуатации.

Используя правильную скорость подачи проволоки для каждого приложения MIG, вы уменьшите вероятность порезания материала, тем самым уменьшив вероятность поднутрения.

При сварке штангой длинная дуга может вызвать подрезы. Это когда вы держите кончик электрода слишком далеко от заготовки. В результате образуется сильная дуга, при которой сварочный шов не добавляется в достаточное количество присадочного металла. Это также может вызвать пористость сварного шва. В общем, старайтесь держать кончик стержневого электрода ближе к заготовке.

Эти близкие расстояния между электродом и заготовкой гарантируют, что вы наносите максимальное количество металла, что приведет к меньшему подрезу. Во время сварки между электродом и сталью должен быть зазор не более 1/16 дюйма.

Чем ближе электрод, тем лучше сварка: Wikimedia Commons

Другой причиной подрезов может быть угол наклона электрода. Слишком крутой или слишком низкий угол может врезаться в основной материал при любом процессе сварки. Поэкспериментируйте с тем, что подходит вам для каждого процесса сварки в каждом положении.

Например, при сварке углового соединения под углом 90 градусов следует одинаково отдавать предпочтение обеим сторонам. Если вы предпочитаете один кусок материала другому, это может вызвать подрезы по краям сварного шва.Равномерно распределяя тепло, вы добавите равное количество металла по всему сварному шву.

Обратите внимание на диаграмме ниже, что сварной шов равномерно касается обеих частей. Это результат равномерного распределения тепла при сварке.

Схема углового сварного шва: Wikimedia Commons

Сварочный подрез чаще встречается у начинающих сварщиков. Их техника неаккуратна, и они не набрали должных настроек.

Изучив сварочный аппарат, вы не должны часто видеть подрезы.

Подрезы в сварке: причины и способы предотвращения

Поднутрение всегда было серьезной проблемой при сварке, особенно при сварке стали.

В последнее время была предпринята серия попыток обуздать эту проблему. Подрезание при сварке — это дефект сварного шва, обычно характеризующийся образованием бороздок на носке сварного шва, это происходит, когда свободные кромки металла шва или основного металла перегреваются.

Основной причиной поднутрения при сварке является то, что оператор (сварщик) использует высокий сварочный ток или швы с высокой скоростью перемещения.В то же время использование неправильного защитного газа, неправильного угла сварки, неправильной техники сварки и положения являются одними из основных причин этого сварочного дефекта.

В этой статье мы обсудим 7 возможных способов предотвращения проблемы при сварке поднутрений.

Что такое поднутрение при сварке

Поднутрение — это кратер или бороздка, возникающая возле носка сварного шва. Подрезы при сварке возникают, когда металл шва не заполняет область канавки.

В результате получается слабый сварной шов, склонный к растрескиванию на пальцах ног. В этом случае кромка сварного шва принимает U-образную форму. Подрезы при сварке могут возникать в результате высокой скорости движения, неправильной техники сварки, чрезмерного нагрева и слишком высокой силы тока.

Причины подрезов при сварке

Поднутрение проявляется в виде канавки в металле сварного шва по краям сварного шва. Этот вид сварочного дефекта чаще всего встречается в угловых швах внахлест, а также может встречаться в стыковых и угловых соединениях.

Это в основном вызвано неправильными параметрами сварки; обычно напряжение дуги и скорость движения.

Чрезмерный нагрев, а также использование неправильной техники сварки могут привести к подрезанию сварного шва. Ниже приведены некоторые из основных причин сварки с поднутрением:

1. Высокая скорость движения

При очень высокой скорости движения сварной шов будет выглядеть очень остроконечным. Это связано с его чрезвычайно быстрой степенью затвердевания.

Здесь происходит то, что силы поверхностного натяжения вытягивают расплавленный металл непосредственно по краям сварного шва и собирают его в центре.таким же образом затрагиваются и металлические части основного материала.

Канавка с поднутрением образуется там, где расплавленный основной материал втягивается в сварной шов, и ему не дают смачиваться должным образом из-за его быстрого затвердевания. Но уменьшение скорости движения дуги постепенно уменьшает размер поднутрения и постепенно устраняет его.

Там, где имеется только небольшой подрез, повышение напряжения или использование переднего угла горелки может устранить подрезы, делая сварной шов более плоским и улучшая смачивание.

2. Слишком высокое напряжение дуги

Хотя повышение напряжения дуги может помочь устранить поднутрение, повышение его до чрезмерного уровня может снова вызвать поднутрение.

Это иногда случается при сварке со струйной дугой. К тому времени, как дуга становится очень длинной, она также становится очень широкой, что приводит к увеличению количества расплавляемого основного металла. В таком случае теплопередача длинной дуги в зону сварного шва сравнительно плохая.

Это приводит к быстрому остыванию внешних участков, препятствуя их смачиванию.Примечание. Длина дуги всегда должна быть небольшой, не только для предотвращения подрезов, но и для увеличения глубины проплавления и прочности сварного шва.

3. Слишком большой сварочный ток

Слишком высокий сварочный ток может привести к образованию поднутрений на сварном шве. Это связано с тем, что сила дуги, нагрев и проникновение будут настолько сильными, что опорная пластина под дугой может быть снесена.

Когда это происходит, крайняя часть основного металла плавится и быстро затвердевает.В таком случае турбулентность лужи и поверхностное натяжение препятствуют ее правильному смачиванию.

Следовательно, чтобы этого не произошло, сварщик всегда должен оставаться в пределах диапазона тока, указанного для каждого размера проволоки.

Как предотвратить подрезы при сварке

Подрезы при сварке всегда были серьезной проблемой, особенно при сварке стали.

В последнее время были предприняты попытки решить эту проблему со сваркой.Некоторые из них включают снижение сварочного тока, напряжения и уменьшение скорости движения до соответствующей скорости, которая позволяет расплавленному металлу полностью заполнять соединение.

Также в технике ткачества; где сварщик аккуратно останавливается на каждой стороне сварного шва, помогает предотвратить этот тип дефекта сварного шва.

Ниже приведены 7 важных мер по предотвращению проблемы подрезов при сварке.

1. Соответствующая тепловая нагрузка

Чрезвычайно высокие параметры нагрева — одна из основных причин образования канавок с поднутрением при сварке.Основным недостатком высоких настроек нагрева является то, что это может привести к перегреву и плавлению металла предыдущего сварного шва. Чтобы этого не произошло, сварщик должен осторожно уменьшать нагрев сварочного шва, регулируя ток, когда он приближается к более тонким и свободным кромкам.

2. Правильный угол электрода

Общеизвестно, что сварочные углы играют решающую роль в обеспечении бездефектных сварных швов. Если сварщик использует неправильный угол, который передает больше тепла свободным краям, чем требуется, сварной шов, вероятно, будет подрезаться.Поэтому рекомендуется использовать правильные углы, чтобы передать соответствующее тепло свободным краям.

3. Правильный выбор газовой защиты

В случае процесса MAG неправильный выбор газовой защиты также может привести к подрезанию. Следовательно, сварщик должен обеспечить правильный состав газа в соответствии с требованиями к типу и толщине металла. Использование инертного газа (особенно аргона) в сочетании с диоксидом углерода (CO2) обычно обеспечивает качественные результаты при сварке углеродистой стали.

4. Средняя скорость передвижения

Сварка с высокой скоростью движения также является одной из основных причин подрезов сварного шва. Что происходит при сварке с высокой скоростью перемещения, так это то, что некоторая часть основного материала втягивается в расплавленный металл и никогда не возвращается обратно из-за его чрезвычайно высокой скорости затвердевания, оставляя углубления по краям. Во избежание этого рекомендуется выполнять сварку со средней скоростью движения, не слишком быстрой и не слишком медленной. Это связано с тем, что слишком высокая скорость движения вызывает подрезание, тогда как низкая скорость движения не всегда дает удовлетворительный результат.

5. Подходящее положение при сварке

Иногда могут возникнуть подрезы сварного шва, когда сварщик выполняет угловой шов в горизонтально-вертикальном положении. Поднутрение образуется в результате недостаточного заполнения металлом краев свариваемого стыка. Чтобы этого не произошло, рекомендуется выполнять сварку в горизонтальном положении.

6. Соответствующая техника сварки

Кроме того, проблема поднутрений может возникнуть, когда сварщик выполняет сварной шов с чрезмерным стилем плетения.Рекомендуется выдерживать ширину плетения в соответствии с размером электрода. Т.е. Размер плетения не должен превышать допустимый предел, в противном случае сварной шов может иметь место подрезание канавок. Чтобы предотвратить это, сварщик должен следить за тем, чтобы размер переплетения оставался в допустимых пределах.

7. Применение многозаходной техники

Один из лучших методов минимизации подрезов при сварке — это использование многопроходной техники.Этот метод поддерживает все вышеупомянутые меры предосторожности, а также может помочь достичь удовлетворительных результатов с улучшенными механическими свойствами.

Связанное сообщение Вам может понравиться

Что такое поднутрение при сварке?

Работа на средней скорости

Быстрая сварка — частая причина поднутрений . Когда вы свариваете слишком быстро, основной металл имеет тенденцию превращаться в расплавленный металл и в большинстве случаев не может вернуться к своей первоначальной форме в результате быстрого затвердевания.Когда расплавленный металл затвердевает слишком быстро, по краям сварных швов образуется углубление. Желательно попробовать сварку в среднем темпе, поскольку медленная сварка редко дает положительные результаты.

Работа с правильным тепловложением

Одной из наиболее частых причин появления подрезов при сварке обычно является использование чрезмерно сильного нагрева при работе вблизи свободных кромок. Такое действие обычно плавит основной металл. В результате очень важно проверять сварочный ток и поддерживать его на достаточно низком уровне, чтобы можно было поддерживать умеренную скорость дуги.Рекомендуется проверять температуру сварки по мере приближения к более тонким и свободным кромкам.

Проверьте свою технику ткачества

Плетение помогает регулировать нагрев сварочной ванны; во избежание подрезов обязательно сделайте паузу на каждой стороне сварного шва. Быстрое плетение чаще всего приводит к поднутрению . Если вы используете технику плетения, убедитесь, что вы держите воздуховод за боковую стенку канавки. Вам также следует избегать работы на грязных поверхностях, так как это может привести к недостаточной сварке.Всегда старайтесь тщательно очищать сварные поверхности до и после сварки.

Соблюдайте размер и угол электрода

Понимание подходящих углов сварки имеет решающее значение для предотвращения ошибок в сварочных операциях. Если к свободным краям под неправильным углом добавляется тепло, есть вероятность образования поднутрения. Также рекомендуется воздерживаться от использования электродов большего размера, чем необходимо. Если расплавленный металл становится чрезмерно толще пластины, то образуется поднутрение.

Проверьте свое положение при сварке

Будьте особенно осторожны при сварке вертикально или горизонтально . Сварка в неправильном положении чаще всего приводит к недостаточному металлическому заполнению соединительных кромок и, в конечном итоге, к поднутрению. Плоская сварка помогает предотвратить подрезы в зависимости от типа сварочного проекта, который вы выполняете.

Проверьте свой выбор газовой защиты

Подрезы обычно возникают из-за неправильного выбора газовой защиты во время сварочных работ.Правильный состав должен основываться на исходных производных, типе материала и толщине. Например, использование диоксида углерода с инертными газами дает правильные результаты при сварке углеродистой стали. Желательно увеличить поток защитного газа в вашем регуляторе, чтобы успешно исключить вероятность образования поднутрений.

Используйте правильную скорость движения

Скорость движения — важный фактор при сварке. Всегда следите за количеством использованного переплетения и наблюдайте за скоростью сварки.Не держите электрод близко к вертикальной пластине, если вы хотите выполнить горизонтальные угловые швы.

Перейти на технику многопроходной сварки

Технология многопроходной сварки имеет решающее значение для уменьшения количества подрезов и нижних сегментов во время сварки. Использование этого метода поможет вам получить большие ресурсы, а также улучшить механические свойства.

Устранение или устранение проблем с поднутрением

Поднутрение исправить непросто; однако исправить это тоже не так уж сложно.Вы должны изучить такие факторы, как длина поднутрения. Укладка бортика (по всей длине) поднутрения сварного шва. В качестве альтернативы вы также можете обработать поднутрение с помощью шлифовального станка по металлу , чтобы получить предпочтительный профиль сварного шва. Если поднутрение не превышает 0,5 мм, скорее всего, ремонт не требуется. При сварке на поверхности из низкоуглеродистой стали поднутрения могут остаться нескорректированными, если их глубина составляет 1 мм (но не более).

Как исправить поднутрение сварного шва? — Полное руководство

Как сварщик, вы поймете, что в любой сварочной работе могут быть определенные недостатки и ошибки.Иногда это происходит из-за того, что вы все еще учитесь, а иногда из-за того, что мы не замечаем изменений, которые должны внести в нашу настройку, или просто проявляем небрежность.

Одна конкретная проблема, с которой я столкнулся, — это сварной шов с поднутрением. Это еще одна проблема, которая может поставить под угрозу структурную целостность сварного шва, и ее необходимо устранить, прежде чем вы сможете оставить этот сварной шов как завершенный. Вы наверняка сможете точно определить поднутрение сварного шва во время работы или после завершения сварки.

Итак, как исправить поднутрение сварного шва? Поднутренний шов возникает, когда сварка выполняется на медленной скорости, при слишком горячей сварке или при сварке под неправильным углом.Это вызовет образование полости ниже или выше сварного шва и приведет к более слабому сварному шву. Чтобы исправить это, уменьшите силу тока, ускорите сварку и увеличьте скорость подачи проволоки, чтобы заполнить сварной шов.

В этом руководстве мы обсудим, что такое сварной шов с поднутрением, и рассмотрим некоторые другие темы, например, как исправить поднутренний сварной шов, что вызывает подрезание сварного шва, как предотвратить поднутрение сварного шва и многое другое. Надеемся, что к концу руководства вы хорошо поймете, что такое сварной шов с поднутрением, и узнаете несколько советов, как предотвратить это с вашим сварным швом.

Полное руководство по ремонту сварного шва с поднутрением?

Подрезы при сварке — не новая терминология, и на самом деле это то, что довольно часто случается со сварщиками.

Независимо от того, новичок вы в сварке или являетесь опытным сварщиком, это не имеет значения, есть большая вероятность, что вы столкнетесь с проблемой подрезов в какой-то момент своей карьеры сварщика — может быть, несколько раз. Но вы не должны быть причиной подреза.

Мы рассмотрим сварку с поднутрением от начала до конца, чтобы вы поняли, что это такое, как это выглядит, что вызывает ее и что вы можете сделать, чтобы ее предотвратить.

Приступим.

Что вызывает подрез в сварном шве? Выявление поднутрения и понимание причины

Давайте сначала объясним, что такое поднутрение. Это распространенный недостаток, который мы видим постоянно, но вам нужно научиться делать сварные швы без подрезов, чтобы добиться настоящего успеха в качестве сварщика.

Поднутрение — это канавка, которая образуется во время сварки. Он может появиться в основном металле рядом с носком или корнем сварного шва.Подрезы — это побочный эффект того, что металл шва не заполняет область канавки. Ваш сварной шов обязательно будет иметь трещины вдоль носка сварного шва. Это также показатель слабого сварного шва.

Подрезка не только является признаком плохой сварочной работы, она может быть довольно дорогостоящей, так как замедляет работу, когда вам нужно это исправить. А затем, если вы не исправите это, это может вызвать другие проблемы, в которые мы даже не хотим вникать.

Сварка — это реактивный метод. Вы должны изучить правильную технику и навыки, а также определить, какой конечный результат вы хотите.Кроме того, вы не можете планировать сварку, потому что каждая сварочная работа уникальна и уникальна.

Факторы, которые действительно влияют на поднутрение, — это то, как вы держите руку во время процесса, угол, под которым вы свариваете, тепло и металл, использование достаточного количества присадочного металла и т. Д.

Как вы можете контролировать этот процесс и убедиться, что вы не вызываете более глубокого проникновения, чем вам действительно нужно? Речь идет о контроле и понимании того, что для выполнения конкретных измерений сварного шва необходимо уменьшить размер создаваемой кратера.

Вы контролируете сварной шов, включая тепло, газ, металл и многое другое. Вот несколько советов, которые могут оказаться полезными при сварке.

• Контролируйте длину дуги
• Контролируйте температуру соответствующим образом (не делайте ее слишком низкой)
• Держите движения плавными и ровными
• Будьте терпеливы и дайте канавке время правильно заполниться
• Сосредоточьтесь на пальцах ног сварного шва, так как это наиболее вероятная область для поднутрения
• Помните, что в первую очередь речь идет о процессе
• Будьте внимательны во время процесса сварки

Вы должны легко определить поднутренний сварной шов.Когда вы посмотрите на это, это станет очевидным. Ваш сварной шов не будет выглядеть так, как будто он заполнен должным образом, и на его носке вы, скорее всего, увидите в начале перевернутую букву «U».

Будет канавка, в которой основной металл смешан со сварным швом, но канавка не полностью просверлена для получения прочного сварного шва.

Как исправить сварной шов с подрезкой?

Вы можете подумать, что решение для устранения поднутрения сварного шва состоит в том, чтобы отшлифовать поднутрение и начать все сначала.Хотя вы можете растереть поверхность, чтобы снова сгладить поверхность, на самом деле это не избавит вас от проблемы и освободит место, чтобы вы могли начать все сначала.

Помните, что поднутрение возникает из-за потери материала в сварном шве, поэтому шлифовка мало что поможет. Скорее всего, вам придется наложить заплатку и растушевку, чтобы исправить сварной шов.

Подрезы обычно возникают из-за того, что сварщики не тратят время на оттачивание своих навыков и не берут на себя ответственность за улучшение своей техники, чтобы избежать такой проблемы.

Вместо того, чтобы беспокоиться о попытках исправить поднутрение, гораздо лучше научиться предотвращать возникновение поднутрения.

Если вы посмотрите инструкции Американского общества сварки, они инструктируют вас подготовить поверхность путем очистки или шлифовки по мере необходимости, а затем сварить дополнительный металл, чтобы заполнить пространство и улучшить сварной шов. Любой другой тип действий должен быть рассмотрен и одобрен инженером.

Как измеряется поднутрение при сварке?

Разумеется, существуют стандарты относительно допустимой поднутрения.Что касается допустимой подрезки, правило не должно превышать 1/32 дюйма.

Есть исключение из этого правила: поднутрение не может превышать 1/16 дюйма при суммарной длине до 2 дюймов в любом 12-дюймовом сварном шве. В конечном счете, вам нужно помнить, что глубина поднутрения не может превышать 1/32 дюйма.

Если меньше указанного, это считается приемлемым в соответствии с отраслевыми стандартами и правилами.

Итак, как уже было сказано, вашей целью должно быть отсутствие подрезов, если это вообще возможно.И, если вы отточите свои навыки и изучите правильные техники, это действительно возможно.

Сварные швы с подрезкой обычно являются признаком небрежности или свидетельства сварщиков, которые не знают, как изменить свою технику для улучшения сварных швов. Это также может быть связано с тем, что новичкам нужно время и практика, чтобы улучшить свои навыки, и это нормально.

Лучший способ измерить поднутрение — использовать мостовой калибр. Этот калибр вставляется в канавку и может дать вам представление о том, насколько глубока подрезка и допустимо ли это.

Как предотвратить образование поднутрения сварного шва?

Если вам нужны советы о том, как предотвратить образование поднутрения сварного шва, мой главный совет — при сварке следует замедлить темп и внимательно следить за ним.

Помните, что поднутрение обычно возникает из-за неправильной техники. Основные способы предотвращения поднутрения:

• Уменьшите длину дуги
• Уменьшите скорость движения
• Используйте электроды под правильным углом

Помните, что навыки требуют практики.Не бойтесь практиковаться. Когда дело доходит до сварки, практика помогает добиться совершенства. Узнайте, как правильно расположить руки, как укоротить дугу и как проявить терпение при перемещении по сварному шву.

Сочетание этих трех аспектов с большей вероятностью даст вам успешный сварной шов без подрезов. Так что не забудьте просто замедлиться и обратить внимание на то, что вы делаете, чтобы вы могли сделать это правильно с первого раза и предотвратить дальнейшие проблемы.

Заключение

В конечном итоге цель состоит в том, чтобы вы могли получить прочный, высококачественный сварной шов с минимальным подрезом или без него.Выточка снижает целостность сварного шва и выглядит не очень красиво. Для исправления требуется дополнительная работа.

Если вы считаете, что спешка по проекту и подрезание — это нормально, вы ошибаетесь. Это не увеличивает вашу производительность, это на самом деле вредит ей, потому что тогда вам нужно развернуться и исправить сварной шов.

Не бойтесь сбавлять обороты, обращайте внимание и продолжайте практиковать свои навыки. Улучшенная сварка станет прямым отражением ваших навыков и ваших усилий.

Связанные

Общий обзор дефектов геометрической формы — Часть 1

Часть 1. Введение

В серии «Рабочие знания» обсуждались недостатки сварки, такие как трещины, отсутствие плавления, проплавление и пористость. В этой статье рассматриваются недостатки, связанные с плохой геометрической формой, и мы сосредоточимся на следующем:

• Избыток металла шва
• Выточка
• Перекрытие
• Линейное смещение
• Канавка с неполным заполнением

Такие дефекты могут рассматриваться как аномалии в соединении, и они всегда будут в некоторой степени присутствовать, так что возникает необходимость отделить приемлемое от неприемлемого.Это делается путем следования руководству, содержащемуся в стандарте приложения, который был основой для разработки компонента, и / или путем указания, изложенного в трудовом контракте. Примеры стандартов, на которые можно ссылаться:

• PD 5500 Технические условия для сосудов под давлением, сваренных плавлением без обжига.

• BS EN ISO 5817 Сварка. Соединения, сваренные плавлением из стали, никеля, титана и их сплавов (за исключением лучевой сварки). Уровни качества для изъянов

• AWS D1.1 Кодекс по сварке конструкций — Сталь

Избыток металла шва

(также называется высотой крышки, переполнением или армированием)

Рис.1. Избыток металла шва

Это металл шва, лежащий вне плоскости, соединяющей пальцы шва. Обратите внимание, что термин «армирование», хотя он широко используется в спецификациях ASME / AWS, в Европе избегается, поскольку он подразумевает, что он увеличивает прочность сварного соединения, что случается редко.

Общие причины

Этот дефект образуется, когда к стыку добавляется чрезмерное количество сварочного металла, что обычно является результатом плохой техники сварки для ручных процессов, но может быть связано с плохим выбором параметров при механизированном процессе.То есть слишком много присадочного металла для используемой скорости движения. При многопроходной сварке плохой выбор отдельных размеров валика может привести к образованию рисунка валика, который переполняет стык. Различные процессы и параметры ( например, напряжение) могут привести к разным формам избыточного металла сварного шва.

Приемка

Допустимость этого недостатка очень зависит от области применения, в которой будет использоваться продукт. Большинство стандартов имеют ограничения, связанные с толщиной материала (, например, 10%), но также имеют максимальные верхние пределы.И соотношение, и максимум могут быть связаны с серьезностью обслуживания, которое, как ожидается, будет выполнять компонент. В следующей таблице приведены примеры, взятые из BS EN ISO 5817.

Пределы избыточного металла сварного шва для уровней качества:
Серьезность обслуживания	Умеренный, D	Строгий, B
Предел (до максимума)	h = 1 мм + 0,25 b	h = 1 мм + 0,1 b
Максимум	10 мм	5 мм
Требуется переход	гладкая	гладкая
Где: h = высота излишка и b = ширина бортика (см. рисунок 1 )

Важной причиной ограничения высоты избыточного металла сварного шва является то, что он представляет собой затраты, не связанные с добавленной стоимостью.Однако следует помнить, что высота приварного колпачка влияет на результирующую стыковку носка. Резкий переход вызывает локальную концентрацию напряжений, которая может способствовать потере прочности, что особенно важно в ситуациях утомления. В результате в большинстве спецификаций указывается, что «требуется плавный переход».

Избегание

Если дефект является результатом техники сварщика, то требуется переподготовка сварщика. Для механизированных методов увеличение скорости движения или напряжения поможет уменьшить высоту крышки.

Выточка

Рис.2. Выточка

Это неровная канавка на носке выемки в основном металле.

На рисунке показан подрез на поверхности готового стыка, но он также может быть обнаружен на подошвах каждого прохода многопроходного сварного шва. Последнее может привести к застреванию шлака в области поднутрения.

Общие причины

При дуговой и газовой сварке поднутрение, вероятно, является наиболее распространенным дефектом формы. В случае односторонних сварных швов труб он также может быть обнаружен на поверхности отверстия.Это также можно увидеть на вертикальной поверхности угловых швов, выполненных в горизонтально-вертикальном положении.

Обычно причиной является широко распространяющаяся дуга (высокое напряжение дуги) с недостаточным заполнением (низкий ток или высокая скорость движения). Однако сварочная техника, особенно при плетении, и способ наклона сварочной горелки могут как вызывать, так и использоваться для преодоления подрезов (, т.е. под углом для проталкивания металла шва для заполнения расплавленной канавки). Высокий сварочный ток также вызывает подрезы — обычно это связано с необходимостью высокой скорости движения, чтобы избежать переполнения стыка.

Приемка

В основном из-за того, что это несовершенство широко распространено, большинство стандартов допускают некоторый уровень поднутрения, хотя и требуют «плавного перехода». Пределы в BS EN ISO 5817 варьируются от 0,5 мм (строгие) до 1 мм (умеренные) для толщины (t) более 3 мм (более строгие ограничения требуются для t от 0,5 до 3 мм), в то время как AWS D1.1 имеет предел 1 мм. .

Измерение поднутрения может быть проблемой из-за небольшого размера дефекта по сравнению с обычной средой, где может быть прокатная окалина, неровности на поверхности и брызги.

В критических случаях дефект может быть «исправлен» смешанным шлифованием или нанесением дополнительного наплавленного валика.

Избегание

Этого недостатка можно избежать, уменьшив скорость перемещения и / или сварочный ток, а также поддерживая правильную длину дуги.

Перекрытие (холодная притирка)

Рис.3. Перекрытие

Это дефект на носке или корне сварного шва, вызванный тем, что металл течет по поверхности основного металла без сплавления с ним.Это может произойти как в угловых, так и в стыковых швах.

Общие причины

Это часто вызвано неправильным обращением с электродом или сварочным пистолетом, особенно когда сварочная ванна большая и «холодная», когда сварщик позволяет силе тяжести влиять на форму сварного шва до затвердевания. Плотно прилипшие оксиды или окалина на поверхности металла также могут препятствовать сплавлению металла сварного шва с основным металлом, вызывая дефекты перекрытия.

Избегание

Избежание достигается за счет приемлемого уровня квалификации сварщика и уменьшения размера сварочной ванны (достигается за счет уменьшения тока или увеличения скорости движения).Также важна надлежащая очистка материнской пластины.

Приемка

Стандарты

редко допускают наличие этого дефекта, если только длина не является короткой ( например, BS EN ISO 5817 для среднего уровня качества D). Перекрытие бывает очень сложно обнаружить, особенно если оно очень мало.

Линейное смещение

Рис.4 Линейное смещение

(Также известен в США как high-low).

Этот недостаток связан с отклонениями от правильного положения / выравнивания соединения.

Общие причины

Это в первую очередь результат плохой подгонки компонентов перед сваркой, что может усугубляться отклонениями в форме и толщине компонентов ( например, из-за округлости трубы). Прихваты, которые ломаются во время сварки, могут привести к смещению компонентов друг относительно друга, что опять же приведет к несоосности.

Приемка

Допустимость этого дефекта связана с конструктивной функцией конструкции или трубопровода либо с точки зрения способности воспринимать нагрузку через смещение, либо потому, что такая ступенька препятствует потоку жидкости.

Приемка зависит от приложения:

BS EN ISO 5817 связывает несоосность с толщиной стенки, но устанавливает максимальные пределы ( например, для толщины материала t> 3 мм и умеренные пределы дефектов D = 0,25 x t, максимум 5 мм).

AWS D1.1 допускает 10% толщины стенки до 3 мм максимум.

Последствием линейного смещения может быть, когда сварка выполняется с одной стороны, отсутствие проплавления корневой части или боковой стенки, что приводит к резкому непрерывному дефекту вдоль верхнего носка лицевой поверхности шва.В некоторых ситуациях линейное смещение в отверстии трубы может привести к проблемам в эксплуатации, когда турбулентность несущей жидкости в трубе вызывает последующую эрозию.

Канавка с неполным заполнением

Канавка с неполным заполнением

Это непрерывный или прерывистый канал на поверхности сварного шва, проходящий по всей его длине из-за недостаточного количества металла сварного шва.

Общие причины

Эта проблема возникает при недостаточном количестве присадочного металла (слишком низкая сила тока или подачи проволоки или слишком высокая скорость движения), так что стык не заполнен в достаточной степени.В результате толщина сварного шва меньше указанной в конструкции, что может привести к выходу из строя.

Приемка

Большинство стандартов не допускают этот тип дефектов, за исключением, возможно, коротких участков, и даже в этом случае требуется плавный переход. Проектировщик ожидает, что шов будет достаточно заполнен, но не слишком сильно (см. Избыток сварочного металла).

Часто наличие этого дефекта является признаком плохого качества изготовления и может указывать на необходимость дальнейшего обучения.

Продолжение

Часть 2 рассматривает недостатки формы, такие как чрезмерный провар и вогнутость корня, и подчеркивает недостатки формы, связанные с угловыми сварными соединениями.

Влияние трехмерной геометрии поднутрения сварного шва на эффективное усталостное напряжение

Для упрощения представления результатов введен трехмерный поправочный коэффициент k _{3 D} . Этот коэффициент описывает соотношение между результатами эффективного напряжения в 2D и 3D и рассчитывается как

$$ {k} _ {3 \ mathrm {D}} = \ frac {\ sigma _ {\ rho \ ast, 3 \ mathrm { D}}} {\ sigma _ {\ rho \ ast, 2 \ mathrm {D}}} $$

(3)

, где σ _{ρ ∗, 2D} и σ _{ρ ∗, 3D} — эффективные напряжения надреза по данным 2D и 3D анализа соответственно.В данном исследовании не проводится проверка абсолютных значений надрезов или факторов надреза. Однако все результаты, включая коэффициенты надреза, представлены в числовом формате в Таблице 3 Приложения для плоской пластины и Таблице 4 Приложения для моделей с поднутрением сварного шва.

Паз в плоской пластине с полуэллиптическим поднутрением

Как и ожидалось, результаты двухмерного и трехмерного анализа напряжения надреза для плоской пластины расходятся, когда форма надреза является более глубокой по сравнению с длиной или, другими словами, «менее сплошной».Основным геометрическим параметром, влияющим на коэффициент коррекции 3D, было отношение глубины к длине d / l . На рис. 7 поправочный коэффициент k _{3 D} приведен как функция от d / l для различных параметров масштабирования d / ρ ^∗ . В качестве справки для нижней границы приведены результаты также для поверхностного напряжения без усреднения напряжений.

Рис. 7

3D поправочный коэффициент для выемки на плоской пластине как функция d / l для различных соотношений d / ρ *

Поправочный коэффициент уменьшается почти линейно с увеличением d / l для выбранные диапазоны параметров.Нижняя граница поправочного коэффициента задается поверхностным напряжением без усреднения, и результаты для наименьшей длины усреднения напряжения близки к этому. Например, минимальный поправочный коэффициент для d / l = 0,1 составляет k _3D = 0,951 для поверхностного напряжения и k _3D = 0,964 для d / ρ ^∗ = 4 .Для d / l = 0,4 минимальные поправочные коэффициенты для соответствующих наборов равны k _3D = 0.677 (поверхностное напряжение) и k _3D = 0,696 ( d / ρ ^∗ = 4). Разница между 2D и 3D решениями для наименьшего параметра масштабирования d / ρ ^∗ = 0,5 составляет примерно половину от d / ρ ^∗ = 4 значений, поправочные коэффициенты составляют примерно k _3D = 0,82 и 0,92 для d / l = 0,1 и 0,4 соответственно.

Параметр масштабирования d / ρ ^∗ наблюдается для определения наклона кривых, представленных на рис.7. Для меньших значений d / ρ ^∗ поправочный коэффициент больше, поскольку сильно нагруженный слой материала становится меньше по сравнению с длиной усреднения напряжений. На рис. 8 те же результаты, что и на рис. 7, представлены как функция d / ρ ^∗ для различных соотношений d / l . Из этого рисунка видно, что когда длина усреднения напряжений становится меньше по сравнению с глубиной надреза, тем больше поправочный коэффициент определяется только отношением d / l .При меньшем d / ρ ^∗ или большем ρ ^∗ поправочный коэффициент приближается к 1, когда эффективное напряжение начинает приближаться к номинальному напряжению поперечного сечения.

Рис. 8

3D поправочный коэффициент выемки на плоской пластине как функция d / ρ * для различных соотношений d / l

Оба рис. 7 и 8 включает в себя полный угол раскрытия выемки α _n в диапазоне от 30 до 90 °, а отношение радиусов выемки r / d в диапазоне от 0.25 к 1. Можно заметить, что эти параметры имеют незначительное влияние на коэффициент коррекции 3D, но вносят некоторый разброс в результаты. Разброс особенно велик для результатов с большими отношениями d / ρ ^∗ (малая длина усреднения напряжений). Однако при d / ρ ^∗ = 4 и d / l = 0,4, значениях с наибольшим разбросом поправочный коэффициент изменяется только от k _3D = 0.От 696 до 0,711 из-за изменения r / d и β .

Поднутрение сварного шва с полуэллиптической глубиной

Когда в модель добавлен валик сварного шва, надрез становится приближенным к поднутрению сварного шва. Результаты для параметрической модели поднутрения сварного шва были аналогичны надрезу на плоской пластине, хотя есть некоторые различия. На рис. 9 коэффициенты трехмерной коррекции представлены как функция от d / l для различных длин усреднения напряжения. Линии тренда для выемки на плоской пластине нанесены для справки.Можно видеть, что поправочный коэффициент больше для соседнего сварного шва, и результаты плоской пластины описывают нижний предел коэффициента. Для поднутрения сварного шва разброс из-за радиуса надреза немного выше, хотя он невелик по сравнению с влиянием d / l и d / ρ ^∗ .

Рис.9

3D поправочный коэффициент выточки сварного шва как функция d / l для ρ * = 0,05 мм и 0,4 мм ( d = 0.2 мм)

На рис.10 результаты для выточки переведены как функция d / ρ ^∗ для различных d / l . Замечено, что для поднутрения поправочный коэффициент аналогичен вырезу в плоской пластине, но больше. Для больших значений d / ρ ^∗ коэффициент насыщается до постоянного значения. Когда d / l мало, это насыщение происходит уже при меньших отношениях d / ρ ^∗ .

Рис. 10

3D поправочный коэффициент подреза сварного шва как функция d / ρ * для различных соотношений d / l

Сравнение результатов между двумя геометриями сварных швов показывает, что коэффициент выше для меньшего сварного шва, Геометрия 1. Для большего сварного шва, Геометрия 2, разница выше и ближе к результатам плоской пластины. Хотя можно было бы ожидать, что поправочный коэффициент для меньшего сварного шва будет ближе к поправочному коэффициенту для плоского надреза на пластине, здесь это не так.

Трехмерный напряженное состояние под выемкой

наблюдались

Разницы в эффективном режекторном напряжении между 2D и 3D режекторных геометрией, чтобы быть следствием геометрического эффекта поддержки, то есть уменьшение открытия режекторных деформаций для короткого надреза, и разницы в трехмерный напряженном состоянии под надрезом, т.е. отклонение от состояния плоской деформации в 3D. Это поведение проиллюстрировано на рис. 11.

Рис. 11

Компоненты напряжения по отношению к номинальному напряжению (вверху) и максимальному главному напряжению по отношению к напряжению фон Мизеса (внизу) под надрезом в плоской пластине ( β = 30 °, об / д = 0.5) для различных соотношений сторон надреза (3D) по сравнению с решением для плоской деформации (2D). Увеличенные смещения раскрытия паза показаны для сравнения с главным напряжением

В верхнем ряду рис.11 компоненты напряжения под пазами ( β = 30 ^° , r / d = 0,5) с различными отношениями формы пластины представлены как функция глубины (масштабируется с учетом глубины надреза). Компоненты напряжения указаны как коэффициент по отношению к номинальному напряжению. Компоненты напряжения в решении для плоской деформации в 2D приведены для сравнения, а также для иллюстрации разницы в раскрытии надреза под нагрузкой между решениями для 3D и плоской деформации.Видно, что для очень короткого надреза ( d / l = 0,4) как уровень, так и соотношение компонентов напряжения значительно отличаются от решения плоской деформации. В то время как наибольшая разница в напряжении наблюдается в продольном направлении (σ _yy ) _, , относительно наибольшая разница заключается в компонентах поперечного напряжения, σ _xx и σ _zz . Когда выемка длиннее, разница между решениями трехмерной и плоской деформации уменьшается, и трехмерное решение приближается к условию плоской деформации для очень мелкой выемки ( d / l = 0.05). Также можно заметить, что разница в смещении раскрытия надреза между трехмерным решением и решением с плоской деформацией почти равна разнице в максимальном главном напряжении на поверхности надреза. Такое поведение вызвано геометрической опорой материала, окружающего надрез, уменьшением смещений раскрытия надреза и уменьшением напряжений в корне шва.

В нижнем ряду рис. 11 трехмерность напряжений представлена ​​как соотношение между максимальным главным напряжением и напряжением фон Мизеса.Замечено, что вблизи поверхности надреза трехмерность напряжений одинакова для плоской деформации и трехмерного надреза. При более глубоком погружении напряженные состояния начинают существенно различаться для короткого надреза, т.