что такое микротрещины в металле

Микротрещина

Смотреть что такое «Микротрещина» в других словарях:

микротрещина — микротрещина … Орфографический словарь-справочник

микротрещина — сущ., кол во синонимов: 2 • микроранка (2) • трещина (29) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

микротрещина — Трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при пятидесятикратном увеличении. [ГОСТ 30242 97] Тематики сварка, резка, пайка Обобщающие термины трещины EN microfissure (microcrack) FR… … Справочник технического переводчика

микротрещина — mikroskopinė įtrūka statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. fine fissure; microcrack; microflaw vok. feiner Riß, m; Mikroriß, m rus. микротрещина, f pranc. microfissure, f; microfracture, f … Radioelektronikos terminų žodynas

микротрещина сварного соединения — микротрещина Трещина сварного соединения, обнаруженная при пятидесятикратном и более увеличении. [ГОСТ 2601 84] Тематики сварка, резка, пайка Синонимы микротрещина EN miero сrack DE Mikroriß FR microfissure … Справочник технического переводчика

микротрещина проводящего рисунка — 72 микротрещина проводящего рисунка [основания] печатной платы: Дефект защитного покрытия проводящего рисунка [основания] печатной платы в виде микроскопического разрыва или щели, образовавшийся вследствие механического напряжения при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Микротрещина сварного соединения — Разветвленная трещина 190. Микротрещина сварного соединения Трещина сварного соединения, обнаруженная при пятидесятикратном и более увеличении Источник: ГОСТ 2601 84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

МИКРОТРЕЩИНА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ — [micro сrack] дефект сварного соединения в виде трещины сварного соединения, обнаруженная при пятидесятикратном и более увеличении … Металлургический словарь

Источник

Трещины в металле: как их быстро обнаружить?

Использование химических составов сильно облегчает работу механиков.

Трещины и скрытые дефекты в металле – постоянная головная боль. Они могут появляться в высоконагруженных стальных конструкциях, при сварке или гибке металла. Выявить эти дефекты очень трудно – они не видны невооруженным взглядом, но могут иметь серьезные последствия. Типичный пример: вилы погрузчика, которые в месте гиба испытывают повышенные нагрузки и могут согнуться в обратную сторону.

Набор WEICON состоит из трех аэрозолей емкостью по 500 мл каждый:

Все три состава соответствуют международным нормам качества составов для выявления скрытых дефектов, не вредят здоровью и испаряются без остатка. С методикой работы можно ознакомиться у менеджеров компании «Агропромподшипник».

Инструкция по применению:

1) Очистить поверхность от жира, масел и других загрязнений. Дать высохнуть нанесенному слою. Очиститель испаряется без остатка.

2) Применить диффузор для заполнения микротрещин цветным составом. Оставить на 5-10 минут.

3) Удалить диффузор тканью без ворса при помощи удалителя.

4) Нанести проявитель на расстоянии 20 см от поверхности в достаточном количестве*. Через 5-10 минут произвести визуальную оценку поверхности на наличие трещин и повреждений.

*Слишком большое количество проявителя может покрыть микротрещины, их обнаружение станет невозможным!

Источник

Расслоения в стали. Как они образуются

Тема этой статьи несколько необычна для Хабра. Меня побудило ее написать простое и понятное желание напомнить, что в свое время в нашей стране на очень высоком уровне была металловедческая наука, в частности ее раздел по исследованию причин разрушения высокопрочных материалов под нагрузкой. Еще до того, как попал в ЛАНИТ, я занимался исследованиями этой темы и до сих пор не потерял к ней интерес. Проблема разрушения материалов тоже не стала менее актуальна, поэтому предлагаю вашему вниманию пост о причинах появления расслоений в высокопрочных сталях.

Считалось, что разрушение материалов, в частности высокопрочных сталей, происходит практически мгновенно при достижении максимальной нагрузки. Однако многочисленные случаи разрушений и исследование их причин показали, что катастрофическое разрушение может развиваться задолго до достижения этого максимума.

Впервые массовые случаи таких разрушений были зафиксированы в период Второй мировой войны. В США для снабжения войск союзников серийно выпускались морские транспорты серии «Либерти», при изготовлении которых стала широко использоваться сварка отдельных элементов корабельных корпусов (ранее листы корпусов соединялись клепкой). Так вот эти суда проявили такую особенность, что буквально после одного-двух морских переходов на корпусе появлялись протяженные трещины, поэтому дальнейшая их эксплуатация вызывала серьезные опасения. Были даже зафиксированы случаи, когда суда при волнении разламывались пополам. Но поскольку в корпусах были герметичные отсеки, половинки оставались на плаву и продолжали плавание самостоятельно (по воле ветров и волн).

Как выяснилось позже, причиной возникновения трещин стало невнимание к таким деталям, как вырезка различных технологических отверстий в корпусах (люков). Такие отверстия не должны содержать острых углов. Острые углы, как концентраторы напряжений в корпусе, которые возникают попеременно при нахождении корпуса корабля на вершине волны или на гребнях двух волн, способствуют постепенному развитию усталостных трещин. Сварной корпус, в отличие от клепаного, представляет собой сплошную среду, в которой трещина может распространяться беспрепятственно, что и приводило в конце концов к разрушению.

В наше время примеры спонтанных катастрофических разрушений отмечались на газовых трубопроводах, когда для их строительства стали использовать трубы большого диаметра (1220-1420 мм) из высокопрочных сталей, выполненных по технологии контролируемой прокатки. Газ в трубопроводе прокачивается под высоким давлением (75-100 атм).

Может показаться, что давление 100 атм не представляет серьезной опасности, так как соответствует нагрузке всего лишь в 10 МПа, а высококачественная трубная сталь имеет предел текучести выше 400 МПа. Но помимо статических напряжений за счет давления газа магистральные газопроводы отличаются от прочих ме­таллических сооружений огромной энергетической мощностью за счет большой протяженности, в них наиболее сильно проявляются масштабные эффекты энергетичес­кой природы из-за огромного запаса упругой энер­гии, сосредоточенной в металле труб и сжатом газе, который прокачивается через трубопровод. Например, в трубопроводе диаметром 1420 мм при давлении 75 атм удельный запас упругой энергии в перекачиваемом газе составляет 51 мдж на один метр трубопровода, а в самом металле только 0,6 мдж/м. Для сравнения, в трубопроводе диаметром 1220 мм запас упругой энергии газа при давлении 55 атм вдвое меньше – 26 мдж/м. Таким образом, газопровод большой протяженности представляет собой как бы единую высоко напряженную систему и ведет себя как гигантская цельная конструкция, подверженная испытанию на прочность.

При длительном статическом нагружении и повышенном запасе упругой энергии в нагружающей системе многие, даже весьма пластичные материалы становятся склонными к замедленному разрушению. Такая склонность обусловлена постепенной локализацией пластической деформации около микроскопической трещины и последующим развитием разрушения в наиболее напряженных объемах материала. Это обстоятельство делает материал трубопровода чрезвычайно непредсказуемым в отношении риска внезапных разрушений. Кстати, то обстоятельство, что газопроводы повышенного диаметра более склонны к катастрофическим разрушениям, было учтено при прокладке газопроводов Северный поток 2 и Турецкий поток — диаметр труб в этих газопроводах составляет 1143 мм.

И за рубежом, и в нашей стране были проведены многочисленные исследования, была разработана теоретическая база, что позволило установить причины описанных выше разрушений и дать рекомендации по предотвращению подобных явлений. Во всех случаях виновником возникновения неконтролируемых спонтанных разрушений оказываются зародыши трещин, которые могут быть весьма микроскопическими, развиваться в течение довольно продолжительного времени, и в конце концов приводить к практически мгновенному разрушению, когда трещина начинает распространяться в стали со скоростью звука в ней.

Ниже в качестве примера я приведу одно из подобных исследований, которое показывает, насколько глубоко требовалось вникнуть в механизм образования неконтролируемых разрушений.

Случай помог выбрать для исследования очень интересный объект – длинномерную деталь из среднелегированной стали толщиной 80 мм. Несколько таких деталей при закалке в воду после нагрева под термическую обработку образовали трещины – расслои по середине толщины детали. Был отмечен также единичный случай полного расслоения детали при закалке по толщине на всю длину, что сопровождалось оглушительным треском, так что вместо одной детали из закалочного бака извлекли две вдвое меньшей толщины, что никак не предусматривалось технологическим процессом.

Для исследования отобрали детали, в которых трещины распространялись на длину от 700 до 1500 мм. Следует отметить, что прочность на разрыв данной стали после закалки и высокого отпуска составляет не менее 1300 МПа, а в закаленном состоянии прочность еще выше, поэтому расслоение деталей, а также образование в ней таких протяженных трещин вызывало, по меньшей мере, удивление.

В современных технологических процессах очень широко используют охлаждение заготовок в воде после термического или прокатного нагрева, что в принципе приводит к возникновению значительных термических напряжений, но эти напряжения, как показывают расчеты, все же ниже предела текучести стали, поэтому в данном случае казалось, что они не могли приводить к разрушению детали.

Материал и методика исследования

Расслоения в заготовках выявляли после окончательной термической обработки. Они располагались в нижней кромке заготовки по длине, соответствующей осевой части листового проката. Расслоения распространялась на глубину от одного до нескольких сантиметров, а в единичных случаях могли приводить к полному расслоению заготовки по толщине.

Из трех деталей, в которых были обнаружены расслоения длиной 780, 1000 и 1500 мм по нижней кромке детали, были отобраны пробы 250¸300х600 мм, которые непосредственно примыкали к расслою (осевая зона листа), а также пробы из верхней кромки (в дальнейшем – кромка листа), которые соответствовали поверхностной зоне слитка.

От проб с помощью абразивной резки отрезали темплеты, из которых затем с помощью анодно-механической резки вырезали заготовки образцов для исследования макро- и микроструктуры, физических и механических свойств (в поперечном и вертикальном направлении относительно плоскости прокатки). Вертикальные образцы для оценки ударной вязкости и коэффициента интенсивности напряжений вырезали таким образом, чтобы надрез располагался в плоскости прокатки в центральной по толщине части листа.

Подробное исследование механических свойств данной стали (прочности, ударной вязкости, пластичности) на образцах, вырезанных из участков, соседствующих с трещиной, и в бездефектных зонах, не позволил выявить каких-либо отклонений от номинальных значений, соответствующих данной марке. Поэтому для выявления склонности стали к расслоениям по толщине листа привлекли критерий интенсивности напряжений, обозначаемый в механике разрушения как K_1c. Этот критерий имеет довольно странную, на первый взгляд, размерность кг/мм 3/2 (МПа/м 1/2 ). Физический смысл данного критерия – это напряжение, при котором происходит разрушение путем отрыва, при наличии трещины критического размера в материале. Испытания проводят таким образом, что в специальном образце наращивают трещину путем приложения циклических нагрузок, а затем постепенно, прикладывая к образцу с трещиной все увеличивающуюся растягивающую нагрузку, наблюдают за ростом трещины, и в момент разрушения фиксируют величину напряжения.

Образец для проведения испытаний на внецентренное растяжение довольно сложен по конфигурации (за что получил сленговое название «штаны»), и не менее сложен в изготовлении (рис. 1). По ГОСТ 25.506-85 он именуется как тип 3, нами использованы образцы толщиной 25 мм.

Рис. 1. Образец для испытаний на внецентренное растяжение

Усталостную трещину наносили на пульсаторе ЦДМ-10 при верхней нагрузке 2000-3000 и нижней – 500 кг. Частота пульсаций 750 циклов в секунду, число пульсаций 3-5 тысяч. Зарождение усталостной трещины проводилось при верхней нагрузке 3000 кг, а ее рост до длины 1,5-2 мм – при верхней нагрузке 2000 кг. Для более удобного наблюдения за ростом трещины в надрез предварительно закапывали типографскую краску, разбавленную керосином, которая впитывалась в трещину в процессе ее роста. Испытания образцов проводили на машине DU-19 (Франция) с записью диаграммы усилие — раскрытие трещины. Вязкость разрушения оценивалась по такой вот простенькой формуле:

P – усилие для разрушения образца, кг;
t – толщина образца, мм;
b – ширина образца, мм;
l – длина надреза с усталостной трещиной, мм.

Макро и микроструктура стали

Расслоение в исследованных деталях располагается в центре по толщине листа, распространяется в разных деталях на различную глубину, траектория ее имеет ступенчатый характер. В вершине расслоения на поперечных темплетах следы пластической деформации не обнаруживаются. Макроструктура всех исследованных проб характеризуется плотным строением, отсутствуют ярко выраженные дефекты типа газовых пузырей, ликвационных полос, участков с грубой дендритной структурой.

Заметных различий в микроструктуре по различным зонам не отмечается.

Металл характеризуется заметной полосчатостью (рис. 2), которая связана с дендритным строением исходного литого металла в стальном слитке и характерна для катаных легированных сталей. Полосы различной травимости вытянуты вдоль направления прокатки и заметно различаются по микротвердости, и по содержанию легирующих элементов. Светлые полосы содержат повышенное количество молибдена, никеля, меди, кремния и марганца (определение выполнено с помощью микрорентгеноспектрального анализа), в них сосредоточены также НВ-сульфиды и строчечные оксиды, и расслой распространяется также по светлым полосам.

Траектория трещины имеет ступенчатый характер (рис. 3), отсутствуют участки, указывающие на протекание макропластической деформации перед разрушением, на поверхности наблюдаются многочисленные площадки и бороздки, свидетельствующие о хрупком характере разрушения.

Рис. 2. Полосчатость структуры и расположение НВ. х 100

Рис. 3. Характер траектории трещины-расслоения. х 1

Загрязненность неметаллическими включениями и влияние НВ на особенности разрушения стали под нагрузкой

В стальных деталях обнаружены пластичные, вытянутые вдоль направления прокатки сульфиды марганца (рис. 4), а также сложные оксиды, располагающиеся вдоль направления прокатки в виде цепочек и строчек (рис. 6).

Рис. 4. Расположение сульфидных включений. х400

Загрязненность НВ типична для стали мартеновского способа выплавки. В центральной зоне листа по толщине загрязненность пластичными сульфидами и строчечными оксидами несколько выше. Сульфиды и оксиды располагаются избирательно относительно полосчатой структуры, в полосах, где отмечается повышенное содержание Ni, Mo, Cu, Si, Mn (рис. 5).

Рис. 5. Расположение оксидных включений в полосчатой структуре. х400

В вязком чашечном изломе поперечных и вертикальных ударных образцов наблюдаются многочисленные НВ, преимущественно сульфиды, зародыши трещин не обнаруживаются (рис. 6, рис. 7). Подобный характер излома свидетельствует, что разрушение проходило по скоплениям НВ.

Рис. 7. Строение излома поперечных ударных образцов. х800

Рис. 8. Строение излома вертикальных ударных образцов. х1600

Изучали влияние НВ на характер пластической деформации и разрушение с помощью наблюдения этих включений при больших увеличениях.

На вертикальных образцах хрупкие трещины образуются в местах залегания сульфидов и оксидов практически одновременно на всех включениях, находящихся в поле зрения, при отсутствии пластической деформации основного металла (рис. 9).

Напряжение, при котором образуются микротрещины на включениях, на 10-15% ниже напряжения начала пластической деформации основного металла, определяемого по появлению следов скольжения. Возникшие в сульфидах микротрещины инициируют полосы скольжения в основном металле, по которым при увеличении напряжения происходит дальнейшее вязкое распространение трещины (рис. 9-10).

Рис. 9. Зарождение трещин в сульфидах (вертикальные образцы, деформация = 1%). х500

На строчках вытянутых сульфидов возможно облегчение слияния нескольких микротрещин в одну (рис. 11).

В участках, где отсутствуют НВ, локальная пластическая деформация с образованием микротрещин в полосах скольжения наблюдается только при исчерпании металлом запаса пластичности.

Рис. 10. Полосы скольжения, инициированные трещиной в сульфиде. х 500

Рис. 11. Развитие трещины в строчке сульфидов. х 500

Механические свойства

Механические и пластические свойства стали в продольном и поперечном направлении в изученных зонах трех исследованных деталей с вероятностью 0,95 совпадают.

Сталь характеризуется значительным разбросом свойств при сравнении таковых на поперечных и вертикальных образцах относительно плоскости прокатки (как говорят, свойства имеют значительный коэффициент анизотропии). Пластические свойства в осевой части листа заметно ниже, чем на кромке. При испытании вертикальных образцов на прочность, пластичность и ударную вязкость эти свойства отражают в какой-то мере склонность стали к образованию расслоений, однако расчетный коэффициент корреляции между длиной расслоений в деталях и свойствами в вертикальном направлении значительно ниже табличного коэффициента при уровне значимости 0,8, то есть данная зависимость не значима.

Результаты определения K_1c методом внецентренного растяжения поперечных образцов толщиной 25 мм с боковым надрезом и усталостной трещиной (рис. 12) прошли проверку корректности по критериям отношения коэффициента интенсивности напряжений к пределу текучести стали. При выбранной толщине образца 25 мм и длине надреза с трещиной 28-30 мм поперечные образцы этому критерию также не удовлетворяют (требуются образцы большей толщины) и результаты их испытаний могут быть использованы только как ориентировочные.

Для вертикальных образцов на внецентренное растяжение все необходимые и достаточные условия испытаний удовлетворяются, и результаты являются корректными при толщине образцов 25 мм (рис. 12).

Рис. 12. Связь коэффициента интенсивности напряжений с длиной расслоений (поперечные и вертикальные образцы на внецентренное растяжение)

Параметр K_1c значимо отмечает разницу в качестве металла осевой зоны и кромки листа в пределах одной плавки. Интервалы для K_1c в оси и кромке листа не перекрываются даже при высоком уровне доверительной вероятности 0,95, максимальное значение K_1c в осевой зоне меньше, чем минимальная величина K_1c для кромки листа. Такого четкого различия в свойствах не удалось получить при использовании ранее описанных показателей пластичности и ударной вязкости.

Коэффициент корреляции между протяженностью расслоев на деталях и значениями K_1c для осевой зоны равен 0,89, что подтверждает достоверность зависимости между этими величинами.

Рис. 13. Связь обобщенного показателя с длиной расслоений (внецентренное растяжение, вертикальные образцы)

Причиной возникновения расслоев в листовой стали является механическая волокнистость металла, обусловленная раскаткой дендритной неоднородности металла, и связанное с ним слоистое расположение неметаллических включений. Роль неметаллических включений и других инородных частиц сводится к концентрации напряжений вблизи включений, возможностью растрескивания таких частиц, нарушению связи между включениями и основой стали и дальнейшему распространению образовавшейся микротрещины, что происходит при напряжениях меньших, чем предел текучести. В дальнейшем происходит распространение трещины по наиболее легким путям в скоплениях неметаллических включений и поверхности раздела частица-основа стали.

Значения найденного критерия интенсивности напряжений показывают, что при уровне напряжений 700-800 МПа (при том, что предел текучести стали не менее 1050 МПа) сталь сохраняет способность сопротивляться распространению трещины, если величина зародыша трещины не превышает по глубине 1,3 мм, по длине 13 мм, при превышении этих показателей сталь разрушается. При том же уровне напряжений, возникающих в поперечном относительно прокатки направлении, исследованная сталь способна сопротивляться хрупкому разрушению, если величина надреза не превышает 2,5 мм по глубине и 25 мм по длине.

Приведенный пример исследования трещиностойкости наглядно показывает, что разрушение стали при наличии микроскопических несплошностей, неметаллических включений, может происходить при напряжениях ниже предела ее текучести, что при расчетах прочности конструкций без учета данного обстоятельства может создавать иллюзию надежности материала в условиях эксплуатации.

Источник

Дефекты сварных соединений

Открыв ГОСТ 30242 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения» конечно можно прочитать какие бывают дефекты сварных швов, а вот понять… А вот понять, что такое дефекты сварки мы поможем в данной статье. И в отличие от книги Юхин Н.А. Дефекты сварных швов и соединений здесь представлены не изображения, а фотографии.

Содержание

В п. 2.1. ГОСТ 30242 сказано: «Дефекты при сварке плавлением образуются вследствие нарушения требований нормативных документов к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом». Т.е. если сказать проще из-за нарушения технологии сборки и сварки.

Также согласно ГОСТ 30242 сварные дефекты делятся на шесть следующих групп:

Сразу уточним, что в ГОСТ 30242 присвоено:

Приступим к подробному рассмотрению дефектов согласно классификации.

Трещины

Трещины являются недопустимыми дефектами, так как являются концентратором напряжения и очагом разрушения. Это самые опасные дефекты сварного соединения, часто приводящие к его разрушению. Проявляются они в виде разрыва в сварном шве или в прилегающих к нему зонах. Сначала трещины образуются с очень малым раскрытием, но под действием напряжений их распространение может быть соизмеримо со скоростью звука, в результате чего происходит разрушение конструкции.

Чаще всего трещины проявляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате быстрого охлаждения сварочной ванны. Вероятность появления трещин увеличивается при жестком закреплении свариваемых деталей.

Образованию трещин способствует повышенное содержание углерода в расплавленном металле, а также кремния, никеля и особенно вредных примесей серы, фосфора и водорода.

Причинами образования трещин чаще всего является несоблюдение технологии и режимов сварки. Это может проявляться, например, в неправильном расположении швов в сварной конструкции, что приводит к высокой концентрации напряжений. Большие напряжения в сварных конструкциях могут возникнуть также при несоблюдении заданного порядка наложения сварных швов.

Кстати, более подробно об образовании трещин в сталях мы уже писали в статье.

Удаление трещин. Поверхностные трещины в сварных конструкциях устраняются в следующем порядке: сначала засверливают концы трещины, чтобы она не распространялась дальше по шву, затем трещину удаляют механическим путем или строжкой, после чего место удаления дефекта зачищают и заваривают.

Внутренние трещины (как впрочем, и остальные внутренние дефекты) удаляют механическим способом или строжкой с последующей заваркой данного участка.

По происхождению трещины подразделяются на:

Холодные трещины

Холодные трещины возникают при температурах ниже 300°С, то есть сразу после остывания шва. Кроме того, холодные трещины могут возникнуть и через длительный промежуток времени. Причиной появления холодных трещин являются сварочные напряжения, возникающие во время фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла. Причиной появления холодных трещин может стать растворенный атомарный водород, не успевший выделиться во время сварки. Причинами попадания водорода могут служить непросушенные швы или сварочные материалы, нарушения защиты сварочной ванны. Холодные трещины на изломе имеют чистый блестящий вид кристаллов.

Горячие трещины

По размерам трещины подразделяются на:

Макроскопические трещины

Микроскопические трещины

По расположению трещины подразделяются на:

Продольная трещина

Продольная трещина может располагаться :

— в металле сварного шва (1011)

— на границе сплавления (1012)

— в зоне термического влияния (1013)

— в основном металле (1014)

Поперечная трещина

Поперечная трещина может располагаться:

— в металле сварного шва (1021)

— в зоне термического влияния (1023)

— в основном металле (1024)

Также согласно ГОСТ 30242 трещины бывают:

Радиальные трещины

Радиальные трещины могут располагаться:

Трещина в кратере

Трещина в кратере бывает:

Раздельные трещины

Разветвленные трещины

Разветвленные трещины могут располагаться:

Порами в сварном шве называют полости, заполненные газами. Возникают в жидком металле шва вследствие интенсивного газообразования, при котором не все газовые пузырьки успевают выйти наружу до затвердевания сварного шва. Размеры пор, образующихся в металле, бывают как микроскопические, так и достигающие нескольких миллиметров. В сварном шве, помимо одиночных пор, могут возникать и скопления пор, а иногда даже раковины и свищи. Они могут быть округлой или вытянутой формы, а их размеры зависят от размеров пузырьков образовавшихся газов.

Причины образования пор в сварных швах следующие:

Наличие пористости в сварном соединении снижает механические свойства металла (прочность, ударную вязкость и т.п.), а также герметичность изделия.

Участок сварочного шва, в котором присутствуют поры, подлежит переварке с предварительной механической зачисткой или строжкой с последующей механической обработкой.

Газовая полость

Газовые полости образуются в сварочной ванне в виде пузырьков газа (водород, азот, окиси углерода и др.) которые застывают в металле при кристаллизации металла во время сварки.

Отличие газовой полости от газовой поры в форме т.е. пора имеет практически правильную шаровидную форму, а газовая полость имеет форму как указано на рисунке выше.

Газовая пора

Равномерно распределенная пористость

Скопление пор

Цепочка пор

Продолговатая полость

Свищ образуется при случайных коротких замыканиях вольфрамового электрода или резком обрыве дуги, а также в результате неправильного гашения дуги при ручной и автоматической сварке.

Возможной причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку.

Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.

Исправить такой дефект можно только после полного удаления металла шва на этом участке.

Поверхностная пора

Усадочная раковина

Кратер

Кратеры обычно появляются в результате неправильных действий сварщика. При автоматической сварке кратер может появляться в местах выводных планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры уменьшают рабочее сечение сварочного шва, то есть снижают его прочность. Кроме того, в кратерах могут возникать усадочные рыхлости, которые способствуют образованию трещин. Кратеры вырубают до основного металла, зачищают и заваривают.

Подобные включения ослабляют сечение шва, снижают его прочность и становятся зонами кон­центрации напряжений.

Места швов с твердыми включениями вырубают до здорового металла или удаляют строжкой и впоследствии заваривают.

Твердое включение

Шлаковое включение

В зависимости от условий образования такие включения могут быть:

Шлак, образующийся при плавлении электродного покрытия или флюса, всегда всплывает на поверхность сварочной ванны. Шлак может оставаться внутри металла только при нарушении техники и технологии процесса (большим скорость сварки, неправильный наклон электрода, плохая зачистка ранее выполненного валика). Чаще всего шлаковые включения остаются в шве в результате подтекания шлака при выполнении корневых валиков и глубоких разделках. Сварка под флюсом кольцевых швов сопровождается шлаковыми включениями из-за несоблюдения рекомендуемой величины смещения электрода (зенита).

При сварке в защитных газах шлаковые включения встречаются редко. Шлаковые включения могут иметь размер до нескольких десятков миллиметров и поэтому являются очень опасными. Они уменьшают сечение шва и приводят к концентрации напряжений в нем.

Участок шва, на котором шлаковые включения превышают допустимые нормы, подлежит вырубке и переварке.

Флюсовое включение

В зависимости от условий образования флюсовые включения могут быть:

Флюсовые включения образуются из-за флюса, не вступившего в реакцию с расплавленным металлом шва и не всплывшего на поверхность сварного шва. Причиной образования флюсовых включений является использование флюса с большой грануляцией, завышение скорости сварки, случайном попадании гранул флюса в сварочную ванну.

Оксидное включение

Оксидные включения получаются в результате образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаше всего они возникают вследствие значительных поверхностных загрязнений или при нарушениях защиты сварочной ванны. Также окисные включения, могут возникать в металле шва из-за слабой их растворимости и слишком быстрого охлаждения.

Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко снижают прочность сварного соединения и могут привести к. его разрушению под приложенной в процессе эксплуатации нагрузкой.

Металлическое включение

Различают металлические включения из:

Вольфрамовые включения возникают при нарушении зашиты сварочной ванны при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. Кроме этого, вольфрамовые включения возникают при коротких замыканиях или завышенной плотности тока. Особенно часто встречаются вольфрамовые включения при сварке алюминия и его сплавов, в которых вольфрам нерастворим.

Несплавление

— по боковой стороне (4011)

— между валиками (4012)

— в корне сварного шва (4013)

Несплавления образуются при дуговой сварке из-за того, что дуга не расплавила часть кромки стыка и не сформировала шов с ее участием.

Чаще всего несплавления образуются из-за неправильного выбора формы угла и разделки, плохо зачищенной поверхности кромок, из-за плохой зачистки шва между проходами, химической неоднородности металла, неправильных режимов сварки (маленькая сила тока, завышенная скорость сварки).

Непровар

Неполное проплавление (непровар) в стыковых соединениях может возникать в середине сечения при двусторонней сварке или в корне шва при односторонней сварке, как без подкладки, так и на формирующей подкладке, за счет неравномерного ее прилегания.

Характерной особенностью непровара являются его окончания, имеющие вид трещины, размеры которых, например для сплава АМг6, соизмеримы с межзеренными расстояниями. Непровар может также сопровождаться присутствием пор и оксидных включений.

В результате непровара снижается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70%.

Участки с непроварами приходится вырубать до основного металла, зачищать и вновь заваривать.

Группа 5. Нарушение формы шва

Нарушение формы

Подрез непрерывный протяженный

Подрез перемежающийся локальный

Подрезы часто образуются при сваривании горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При ручной дуговом сварке угловых соединении причиной возникновения подрезов часто является неправильная техника выполнения швов, в частности неправильное положение электрода по отношению к оси шва, особенно при работе в стесненных условиях. Иногда подрезы образуются на внутренних валиках швов, выполненных аргонодуговой сваркой. Причиной их образования могут быть плохая сборка (смешение кромок), неточное ведение электрода по разделке.

Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы подлежит заварке тонким (ниточным) швов электродами малого диаметра.

Усадочная канавка

При сварке внутреннем валике иногда образуется усадочная канавка, расположенная по оси шва. Устранить ее можно уменьшением объема сварочной ванны. Для этого необходимо уменьшить притупление или изменить режим сварки увеличить ее скорость или уменьшить силу сварочного тока.

Превышение выпуклости стыкового шва

Превышение выпуклости углового шва

В процессе сварки из-за неправильных режимов сварки, а также по ряду других причин (низкая скорость сварки, неудобное пространственное положение, однопроходная сварка в узкую разделку) при формировании шва избыток металла кристаллизуется в центре сварочной ванны в виде выпуклости, превышающей допустимые значения. Чрезмерную выпуклость другими словами называют превышением усиления шва.

Превышение проплава

Превышение проплава чаще всего возникает из-за плохой подготовки сварочных кромок (неодинаковый зазор в стыке, разной толщины металла по длине шва) и химической неоднородности свариваемого металла.

Неправильный профиль сварного шва

Причины образования неправильного профиля сварного шва тождественны причинам превышения проплава.

Наплав

Линейное смещение

Угловое смещение

Натек

В зависимости от условий это может быть:

Чаще всего натеки образуются при выполнении горизонтальных сварных швов на вертикальной плоскости. Причины образования натеков и методы их устранения одинаковы с наплавами (наплывами).

Прожог

Прожоги чаще всего образуются на тонкостенных соединениях или соединениях с подкладными полосами, кольцами, когда сварку выполняют на повышенном режиме или при увеличенном зазоре между кромками. В местах прожога металл окисляется и становится рыхлым, непрочным, неплотным. По возможности такие участки тщательно зачищают до полного удаления некачественного металла. В недоступных для зачистки местах, где могут появиться прожоги, при сварке первого слоя следует обдувать обратную сторону шва защитным газом. Прожог может образоваться при внезапной остановке подачи защитного газа. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода относительно зенита.

Прожоги являются характерным дефектом сварки тонкостенных изделий: обечаек сильфонных компенсаторов, труб гибких металлических шлангов, арматуры с трубами. В процессе сборки этих деталей особенно важно соблюдать требования по точности обработки сопрягаемых поверхностей и качеству сборки. Размеры ванны здесь настолько малы, что малейшее нарушение в обработке или сборке приводит к изменению теплоотвода, а значит, к резкому изменению нагрева. В результате чрезмерного нагрева свариваемых кромок ванна мгновенно разрывается, каждая кромка оплавляется самостоятельно и образуется прожог.

Прожоги исправляют путем их вырубки, зачистки дефектных мест и заваривания.

Неполное заполнение разделки кромок

Неполное заполнение разделки кромок возникает при неправильно выбранных режимов сварки (силы сварочного тока, скорости сварки), а также при неправильном выборе разделки кромок. Устранить данный дефект можно после зачистки и заварки дефектного места.

Чрезмерная асимметрия углового шва

Чрезмерная асимметрия углового шва характерна при сварке металлов с различной теплопроводностью и неудобных пространственным положением сварки.

Нижеследующие дефекты в объяснениях не нуждаются т.к. причины возникновения неравномерной ширины шва, неровной поверхности, вогнутость корня шва заключается чаще всего в неправильно подобранных режимах сварки, неудобном положении при сварке, неправильным выбором разделки кромок.

Неравномерная ширина шва

Неровная поверхность

Вогнутость корня шва

Пористость в корне сварного шва

Возобновление

Группа 6. Прочие дефекты

Прочие дефекты

Случайная дуга

Случайная дуга особенно опасна для нержавеющих сталей т.к. может быть причиной начала коррозии. При сварке закаливающихся сталей случайная дуга может стать причиной образования трещин.

Брызги металла

Да, да, да брызги металла тоже является дефектом (особенно в это трудно вериться начинающим сварщикам). Брызги на сваренном металле не только портят внешний (товарный) вид шва, но и являются очагами образования коррозии для нержавеющих сталей и местом образования трещин для закаливающихся сталей.

Поверхностные задиры

Вышеуказанные дефекты 6 группы достаточно легко исправимы необходимо просто удалить шлифованием данные места до «здорового» металла.

Утонение металла

Источник