Плохая сварка: как обнаружить, предотвратить и исправить?

Сварка является основой современного строительства и производства, соединяя все: от небоскребов и мостов до трубопроводов и прецизионного оборудования. Целостность сварного соединения имеет первостепенное значение, поскольку дефектный сварной шов может поставить под угрозу безопасность конструкции, привести к разрушению материала и привести к катастрофическим финансовым или человеческим издержкам. Понимание плохой сварки — ее форм, причин, обнаружения и исправления — необходимо для любого специалиста, занимающегося изготовлением или инспекцией. «Плохой сваркой» технически называют дефект сварного шва или несоответствие, несовершенство, которое нарушает установленные нормы и стандарты (например, AWS или ISO).

Как обнаружить плохую сварку: иерархия инспекции

Обнаружение плохих сварных швов включает в себя ряд методов, от простейшего визуального осмотра до передовых методов неразрушающего контроля (НК). Выбор метода зависит от критичности компонента и характера искомого дефекта.

Визуальный осмотр (VT)

Первым и наиболее важным шагом является тщательный визуальный осмотр. Многие распространенные дефекты являются поверхностными и видны невооруженным глазом, часто с помощью увеличительного стекла, фонарика и сварочных калибров.

• Поверхностные дефекты: Ищите трещины, которые являются наиболее серьезным дефектом и могут быть продольными, поперечными или кратерными. Ищите подрез, канавку, расплавленную в основном металле, прилегающем к кромке сварного шва, что уменьшает эффективную толщину основного материала. Наплыв — это состояние, когда металл сварного шва переливается через кромку, не сплавляясь с основным металлом. Пористость выглядит как небольшие отверстия или газовые карманы на поверхности. Брызги (мелкие капли металла) обычно являются косметическими, но могут указывать на неправильные параметры. Чрезмерное усиление или неровный профиль валика свидетельствует о плохой технике или контроле тепла.

Неразрушающий контроль (НК)

Когда дефекты внутренние или более тонкие, для проверки целостности конструкции без повреждения детали используются методы НК.

• Капиллярный контроль (PT) или дефектоскопия проникающими веществами (DPI): Используется для обнаружения поверхностных трещин и пористости. Наносится жидкий краситель, ему дают впитаться в дефекты, а затем используется проявитель, чтобы вытянуть краситель, делая дефект видимым.

• Магнитопорошковый контроль (MT) или магнитопорошковая дефектоскопия (MPI): Используется на ферромагнитных материалах (например, стали) для обнаружения как поверхностных, так и слегка подповерхностных дефектов. Прикладывается магнитное поле, и железные частицы наносятся на область; дефекты вызывают утечку потока, которая притягивает частицы, очерчивая дефект.

• Ультразвуковой контроль (UT): Этот метод использует высокочастотные звуковые волны для проникновения в сварной шов. Звук отражается от внутренних дефектов (таких как несплавление, неполному проплавлению или внутренние шлаковые включения), позволяя специалистам находить и определять размер дефекта.

• Радиографический контроль (RT) или рентгеновское/гамма-излучение: Этот метод создает изображение (рентгенограмму) внутренней структуры сварного шва. Он отлично подходит для обнаружения объемных дефектов, таких как пористость, внутренние включения и пустоты, но менее эффективен для узких, плоских дефектов, таких как трещины.

Как предотвратить плохую сварку: устранение коренных причин

Профилактика всегда более экономична и безопасна, чем ремонт. Почти все дефекты сварных швов возникают из трех основных категорий: плохая подготовка соединения, неправильные параметры сварки или плохая техника сварщика.

Правильная подготовка и сборка

• Чистота имеет решающее значение: Основной металл должен быть тщательно очищен для удаления ржавчины, окалины, влаги, масла, краски и грязи. Загрязняющие вещества вносят примеси и газ в сварочную ванну, что приводит к пористости и включениям.

• Конструкция соединения и сборка: Убедитесь, что геометрия соединения (угол скоса, корневая кромка, зазор в корне) правильная и соответствует утвержденной спецификации процедуры сварки (WPS). Правильное выравнивание и зажим минимизируют риск деформации и гарантируют, что дуга может достичь корня соединения для достижения полного проплавления.

• Хранение и обращение с расходными материалами: Электроды, флюс и присадочная проволока должны храниться в сухих, контролируемых условиях. Загрязнение влагой является основной причиной образования трещин, вызванных водородом, и пористости.

Оптимизация параметров сварки

• Тепловложение и скорость сварки: Недостаточное тепловложение и слишком высокая скорость сварки приводят к неполному сплавлению и неполному проплавлению. И наоборот, чрезмерное тепло и медленная скорость сварки могут вызвать подрез, прожог или деформацию. Сила тока, напряжение и скорость сварки должны быть сбалансированы.

• Защитный газ: Скорость потока защитного газа должна быть установлена правильно. Слишком мало позволяет атмосферному загрязнению (что приводит к пористости), а слишком много может вызвать турбулентность, которая втягивает окружающий воздух.

• Полярность и сила тока: Эти настройки должны соответствовать конкретному материалу, электроду и используемому процессу (например, GMAW, SMAW), чтобы обеспечить стабильную дугу и надлежащую передачу металла.

Техника и обучение сварщиков

• Длина и угол дуги: Поддержание правильной длины дуги обеспечивает контролируемое плавление и перенос металла. Правильные рабочие и углы перемещения жизненно важны для предотвращения дефектов, таких как подрез и шлаковые включения.

• Управление кратером: Трещины часто образуются в кратере, когда дуга резко прерывается. Сварщики должны использовать технику постепенного выбега или метод обратного шага, чтобы заполнить кратер, прежде чем прервать дугу.

• Межпроходная очистка: При многопроходной сварке весь шлак должен быть полностью удален между проходами, чтобы предотвратить шлаковые включения.

Как исправить плохую сварку: исправление

После обнаружения и идентификации дефекта процедура ремонта регулируется нормами и стандартами, но обычно следует строгому процессу, чтобы гарантировать, что окончательный ремонт будет надежным.

• Удаление дефекта: Вся дефектная область должна быть полностью удалена. Обычно это делается шлифованием, воздушно-дуговой строжкой или скалыванием с последующим окончательным, тонким шлифованием. Техник должен убедиться, что ни одна часть первоначального дефекта не осталась. НК (часто MT или PT) выполняется после удаления, чтобы убедиться, что трещина или включение полностью удалены.

• Подготовка поверхности: Канавка, созданная в процессе удаления, должна быть очищена (как и первоначальная подготовка соединения) для удаления всех остатков шлифовки, окалины и загрязнений.

• Повторная сварка: Затем область повторно сваривается в соответствии с исходной, утвержденной WPS. Крайне важно поддерживать надлежащий предварительный нагрев (если требуется) и правильные параметры сварки, чтобы предотвратить образование новых дефектов.

• Окончательная проверка: Отремонтированный сварной шов подвергается тому же уровню контроля, что и исходный сварной шов, включая визуальный осмотр и, часто, те же методы НК (PT, MT, UT или RT), чтобы сертифицировать ремонт.

В заключение, получение высококачественных сварных швов — это интегрированный процесс, требующий тщательной подготовки, строгого соблюдения квалифицированной процедуры, квалифицированного выполнения сварщиком и тщательного контроля. Сосредоточив внимание на причинах распространенных дефектов и внедрив надежную стратегию обнаружения и ремонта, производители могут обеспечить надежность, безопасность и долговечность своих сварных компонентов.