Меню

Дефекты сварных швов металлоконструкций: классификация

  • 09.12.2025
  • Познавательное

Введение

Дефекты сварных швов представляют собой несоответствия требованиям нормативной документации, возникающие в процессе сварки металлоконструкций. Наличие дефектов негативно влияет на прочностные характеристики сварных соединений, снижает надежность конструкций и может привести к аварийным ситуациям при эксплуатации. Систематизация, классификация и методы контроля дефектов сварных швов регламентируются национальными и международными стандартами, которые устанавливают единые требования для специалистов в области сварочного производства.

Качество сварных соединений определяется совокупностью факторов: квалификацией сварщика, правильностью выбора сварочных материалов, соблюдением технологических параметров процесса, подготовкой свариваемых кромок и условиями выполнения работ. Выявление и устранение дефектов на ранних стадиях производства позволяет предотвратить значительные экономические потери и обеспечить безопасную эксплуатацию металлоконструкций.

Нормативные документы по классификации дефектов

В Российской Федерации классификация дефектов сварных соединений регламентируется ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением», который введен в действие с 1 января 2014 года и заменил ранее действовавший ГОСТ 30242-97.

ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 разработан на основе международного стандарта ИСО 6520-1:2007 и устанавливает систематизированную классификацию дефектов, возникающих при сварке плавлением металлических материалов. Стандарт применяется для идентификации дефектов при контроле качества, документирования результатов контроля и принятия решений о допустимости выявленных несплошностей.

Межгосударственный стандарт ГОСТ 30242-97 продолжает применяться в странах СНГ и содержит классификацию, аналогичную международному стандарту ИСО 6520-82. В практической деятельности оба стандарта используют схожую систему кодирования дефектов с трехзначными или четырехзначными обозначениями.

Классификация дефектов сварных швов

Действующая нормативная документация систематизирует дефекты сварных соединений на шесть основных групп, каждая из которых объединяет дефекты со схожим механизмом образования и характером влияния на работоспособность конструкции:

Группа Наименование Код обозначения Характерные особенности
1 Трещины 100-199 Нарушение сплошности металла с разрывом межатомных связей
2 Поры 200-299 Газовые полости округлой формы в металле шва
3 Твердые включения 300-399 Посторонние неметаллические или металлические включения
4 Несплавление и непровар 400-499 Отсутствие сплавления между металлом шва и основным металлом
5 Нарушение формы шва 500-599 Отклонения геометрических параметров от требований нормативной документации
6 Прочие дефекты 600-699 Случайные дефекты, не входящие в предыдущие группы

Группа 1: Трещины

Трещины представляют собой наиболее опасный вид дефектов сварных соединений, характеризующийся нарушением сплошности металла с разрывом межатомных связей. Трещины образуют плоскостные несплошности с острыми вершинами, которые выступают концентраторами напряжений и могут привести к внезапному разрушению конструкции. Согласно требованиям нормативной документации, наличие трещин в сварных швах недопустимо независимо от категории и назначения конструкции.

Классификация трещин

По температуре образования трещины подразделяются на два основных типа:

Горячие трещины

Образуются в процессе кристаллизации сварочной ванны при температурах в интервале затвердевания сплава (обычно выше 1000 градусов Цельсия для сталей). Механизм образования связан с наличием легкоплавких эвтектик на границах зерен, которые при усадке металла не обладают достаточной пластичностью. Горячие трещины характеризуются межкристаллитным характером разрушения и оксидной пленкой на поверхности излома.

Холодные трещины

Возникают после полного остывания сварного соединения при температурах ниже 200 градусов Цельсия. Образование холодных трещин обусловлено структурными превращениями в металле (образование мартенситных структур), возникновением остаточных напряжений и присутствием водорода в металле шва. Холодные трещины могут проявиться через несколько часов или суток после завершения сварки.

По расположению относительно оси шва различают:

  • Продольные трещины - ориентированы вдоль оси сварного шва
  • Поперечные трещины - пересекают ось шва под углом, близким к 90 градусов
  • Радиальные трещины - расходятся от точки в разных направлениях (характерны для кратеров)
  • Разветвленные трещины - имеют сложную конфигурацию с ответвлениями
Важно: Микротрещины, не обнаруживаемые визуально, могут развиваться под действием эксплуатационных нагрузок и приводить к разрушению конструкции. Для их выявления применяют методы неразрушающего контроля с повышенной чувствительностью (капиллярный, магнитопорошковый контроль).

Группа 2: Поры

Поры - это газовые полости округлой или удлиненной формы, образующиеся в металле сварного шва в результате выделения газов при кристаллизации расплавленного металла. Размеры пор варьируются от микроскопических (десятки микрометров) до нескольких миллиметров в диаметре. Поры снижают эффективное сечение сварного шва и выступают концентраторами напряжений, особенно при динамических нагрузках.

Виды пор

Тип пор Код Описание
Равномерно распределенные поры 201 Поры приблизительно одинакового размера, расположенные по всему объему шва
Скопление пор 202 Группа пор на ограниченном участке с расстоянием между ними менее трех диаметров наибольшей поры
Цепочка пор 203 Поры, выстроенные в линию вдоль направления сварки
Вытянутая пора 204 Пора с соотношением длины к ширине более 3:1
Свищ 205 Трубчатая или конусообразная пора, ориентированная перпендикулярно поверхности шва

Механизм образования пор

Образование пор связано с растворимостью газов в металле при высоких температурах и резким снижением растворимости при охлаждении. Основные источники газов:

  • Водород - результат диссоциации влаги из электродных покрытий, флюсов, ржавчины на поверхности металла. Растворимость водорода в железе при температуре плавления составляет около 27 мл на 100 граммов металла, при комнатной температуре - менее 1 мл на 100 граммов
  • Азот - проникает из атмосферы при недостаточной защите сварочной ванны защитными газами или шлаком
  • Оксид углерода - образуется при реакции углерода с кислородом в расплавленном металле (реакция раскисления)

Группа 3: Твердые включения

Твердые включения - это посторонние неметаллические или металлические частицы, захваченные металлом шва в процессе кристаллизации. Включения нарушают сплошность металла, снижают механические свойства сварного соединения и могут инициировать образование трещин при эксплуатационных нагрузках.

Типы твердых включений

Шлаковые включения

Шлаковые включения (код 301-304) представляют собой частицы затвердевшего шлака, оставшиеся в металле шва. Шлак образуется при расплавлении электродного покрытия или флюса и должен всплывать на поверхность сварочной ванны за счет меньшей плотности. При недостаточном времени для всплытия, высокой вязкости шлака или плохой очистке между проходами многослойной сварки шлак остается в металле в виде включений различной формы и размеров.

Оксидные включения

Оксидные включения (код 305) формируются при взаимодействии расплавленного металла с кислородом воздуха или при недостаточном раскислении металла сварочной ванны. Оксиды железа, марганца и кремния образуют хрупкие включения, значительно снижающие пластичность и ударную вязкость сварного шва.

Металлические включения

К металлическим включениям относятся частицы вольфрама (код 307) от неплавящегося электрода при аргонодуговой сварке, частицы медных подкладок (код 308) и другие посторонние металлические элементы. Вольфрамовые включения особенно опасны для швов, работающих при переменных нагрузках, так как вольфрам является хрупким материалом с температурой плавления 3422 градуса Цельсия.

Примечание: Шлаковые включения длиной более 10 мм или суммарной длиной более 15 процентов от длины шва считаются недопустимыми для большинства категорий сварных соединений согласно требованиям нормативной документации.

Группа 4: Несплавление и непровар

Несплавление и непровар относятся к наиболее распространенным дефектам сварных швов, характеризующимся отсутствием металлической связи между наплавленным металлом и основным металлом или между отдельными валиками при многослойной сварке.

Типы несплавлений

Тип дефекта Код Локализация Характеристика
Несплавление по боковой стороне 4011 Граница шва с основным металлом Отсутствие сплавления по одной или обеим боковым сторонам шва
Несплавление между валиками 4012 Между слоями многослойного шва Неполное сплавление последующего прохода с предыдущим
Непровар в корне шва 402 Корневая часть стыкового соединения Отсутствие проплавления кромок на всю толщину
Непровар кромок 4021 Боковые кромки разделки Недостаточное проплавление свариваемых кромок

Факторы, влияющие на образование непроваров

Технологические параметры сварки:

  • Недостаточная сила сварочного тока - основная причина непроваров. Снижение тока на 20 процентов от оптимального может уменьшить глубину проплавления на 30-40 процентов
  • Чрезмерная скорость сварки - увеличение скорости на 30 процентов снижает тепловложение и может вызвать непровар
  • Увеличенная длина дуги - при длине дуги более 5-6 мм снижается концентрация теплоты и глубина проплавления
  • Неправильный угол наклона электрода - препятствует нормальному проплавлению кромок

Подготовка под сварку:

  • Недостаточный зазор между свариваемыми кромками (менее 1-2 мм для толщин до 10 мм)
  • Неправильный угол разделки кромок (менее 60 градусов затрудняет доступ электрода)
  • Наличие загрязнений, ржавчины или остатков шлака на поверхности

Группа 5: Нарушение формы шва

Нарушение формы шва включает отклонения геометрических параметров сварного соединения от требований нормативной документации. Эти дефекты влияют на распределение напряжений в сварном соединении, могут создавать концентраторы напряжений и снижать усталостную прочность конструкции.

Основные виды нарушений формы

Подрез

Подрез (код 5011) - углубление по линии сплавления сварного шва с основным металлом, образующееся на наружной поверхности. Глубина подреза обычно составляет от 0,3 до 3 мм. Подрезы возникают при чрезмерно высоком сварочном токе (превышение оптимального на 15-20 процентов), большой скорости сварки или неправильном положении электрода. Подрез является опасным дефектом, так как создает концентрацию напряжений и уменьшает рабочее сечение металла.

Превышение выпуклости

Избыточная выпуклость шва (код 502) образуется при нанесении чрезмерного количества наплавленного металла. Большая выпуклость нежелательна, так как увеличивает массу конструкции, создает перерасход сварочных материалов и формирует зону концентрации напряжений на границе сплавления.

Превышение проплава

Избыточное проплавление (код 504) характеризуется чрезмерным проникновением металла с обратной стороны шва. При односторонней сварке без подкладки это может привести к образованию свисающих капель расплавленного металла, а при сварке с подкладкой - к прожогу подкладного кольца.

Неполное заполнение разделки

Недостаточное заполнение разделки кромок (код 511) возникает при нехватке наплавленного металла для полного формирования шва. Этот дефект снижает рабочее сечение сварного соединения и приводит к концентрации напряжений.

Прожог

Прожог (код 510) - сквозное проплавление металла с вытеканием части расплава, образующее отверстие в сварном шве. Прожоги возникают при чрезмерной силе тока, малой скорости сварки, большом зазоре между кромками (более 3-4 мм) или недостаточной толщине металла. Прожоги требуют обязательного исправления.

Дефект формы Допустимые значения для ответственных конструкций Влияние на работоспособность
Подрез глубиной до 0,5 мм Допускается на длине не более 10 процентов от длины шва Снижение усталостной прочности на 15-20 процентов
Превышение выпуклости Не более 2-3 мм для швов толщиной до 15 мм Концентрация напряжений в зоне перехода
Наплывы Не допускаются Риск отслоения и образования трещин
Прожоги Не допускаются Критическое снижение прочности

Группа 6: Прочие дефекты

К прочим дефектам относятся несоответствия, не вошедшие в предыдущие пять групп, но оказывающие влияние на качество сварного соединения.

Случайная дуга

Случайная дуга (код 601) - местное повреждение поверхности основного металла, прилегающей к сварному шву, вызванное случайным возбуждением дуги. В месте случайной дуги происходит локальный нагрев металла до температур 1200-1500 градусов Цельсия с возможным изменением структуры и образованием закалочных структур. Для высокопрочных сталей случайная дуга может стать очагом образования трещин.

Брызги металла

Брызги металла (код 602) - капли наплавленного или присадочного металла, прилипшие к поверхности основного металла в околошовной зоне. Брызги ухудшают внешний вид сварного соединения и могут создавать очаги коррозии на нержавеющих сталях. При сварке закаливающихся сталей брызги могут стать местами образования трещин.

Поверхностные загрязнения

Остатки шлака, флюса или защитного покрытия на поверхности шва (код 603) должны быть полностью удалены перед контролем качества и нанесением защитных покрытий. Наличие загрязнений может скрывать поверхностные дефекты и препятствовать их обнаружению при визуальном контроле.

Причины образования дефектов

Образование дефектов в сварных соединениях обусловлено комплексом факторов, которые можно разделить на несколько категорий:

Металлургические факторы

Химический состав основного и присадочного металлов оказывает определяющее влияние на склонность к образованию дефектов:

  • Повышенное содержание углерода (более 0,25 процента для конструкционных сталей) увеличивает риск образования холодных трещин вследствие закалочных явлений в зоне термического влияния
  • Наличие вредных примесей серы и фосфора (более 0,045 процента каждого элемента) способствует образованию горячих трещин из-за формирования легкоплавких эвтектик на границах зерен
  • Высокое содержание кремния и марганца (более 1 процента) может привести к образованию тугоплавких оксидных включений при недостаточном раскислении металла сварочной ванны

Технологические параметры сварки

Влияние режимов сварки на качество шва

Сила сварочного тока: При недостаточном токе (менее 80 процентов от оптимального значения) не обеспечивается необходимая глубина проплавления, что приводит к непроварам. При избыточном токе (более 120 процентов от оптимального) возможны прожоги, повышенное разбрызгивание металла и чрезмерное проплавление.

Напряжение дуги: Увеличение напряжения более оптимального на 20-30 процентов приводит к образованию широких и плоских швов с подрезами по краям. Пониженное напряжение создает узкий и выпуклый шов с плохим формированием.

Скорость сварки: При скорости выше оптимальной на 30-40 процентов формируется узкий шов с непроварами и подрезами. Слишком низкая скорость вызывает перегрев металла, увеличение зоны термического влияния и возможные прожоги.

Качество сварочных материалов

Состояние электродов, проволоки и флюсов критически важно для получения качественного шва:

  • Влажность электродных покрытий и флюсов - главный источник водорода, вызывающего пористость и холодные трещины. Электроды с основным покрытием требуют прокалки при температуре 300-350 градусов Цельсия в течение 1-2 часов
  • Ржавчина, масло и загрязнения на сварочной проволоке приводят к образованию пор и включений в металле шва
  • Несоответствие химического состава присадочного металла основному увеличивает риск образования трещин и ухудшает механические свойства шва

Подготовка кромок и сборка

Требования к подготовке под сварку

Зачистка кромок должна производиться до металлического блеска на ширину не менее 20 мм от края разделки. Наличие ржавчины, окалины, масла или краски недопустимо, так как эти загрязнения являются источниками пор, включений и пленочных несплавлений.

Геометрические параметры разделки кромок должны соответствовать требованиям нормативной документации. Угол разделки для сталей толщиной более 8 мм обычно составляет 60-70 градусов, величина притупления кромок - 1-3 мм, зазор в корне шва - 1-3 мм в зависимости от толщины металла.

Квалификация сварщика

Недостаточная квалификация сварщика проявляется в неправильном выборе параметров режима, нарушении техники выполнения швов, неумении управлять сварочной ванной. Согласно требованиям нормативных документов, сварщики должны проходить аттестацию с подтверждением квалификации на конкретные виды сварочных работ.

Методы выявления дефектов

Контроль качества сварных соединений осуществляется комплексом методов неразрушающего и разрушающего контроля. Выбор методов определяется требованиями нормативной документации, назначением конструкции и условиями эксплуатации.

Визуальный и измерительный контроль

Визуальный контроль является обязательным для всех сварных соединений и проводится в соответствии с ГОСТ 3242-79 (действующий стандарт). Контроль выполняется после очистки шва от шлака, брызг металла и других загрязнений при освещенности не менее 500 люкс.

Порядок проведения визуального контроля

Осмотр выполняется невооруженным глазом или с применением лупы с увеличением 2-7 крат. Проверяются следующие параметры:

  • Отсутствие поверхностных трещин, прожогов, свищей
  • Размеры шва (ширина, высота, катет углового шва) с помощью универсальных шаблонов сварщика типа УШС
  • Наличие и глубина подрезов, измеряемые штангенциркулем
  • Отсутствие наплывов, непроваров в корне шва при двусторонней сварке
  • Правильность формы шва и плавность перехода к основному металлу

Радиографический контроль

Радиографический контроль регламентируется ГОСТ 7512-82 (действующий стандарт) и применяется для выявления внутренних дефектов в сварных соединениях толщиной от 1 до 400 мм. Метод основан на различном поглощении рентгеновского или гамма-излучения участками металла с различной плотностью.

Тип излучения Диапазон толщин, мм Чувствительность Применение
Рентгеновское 1-60 Высокая (до 1-2 процентов от толщины) Стационарные условия, тонкостенные конструкции
Гамма (Ir-192) 10-100 Средняя (2-3 процента от толщины) Монтажные условия, трубопроводы
Гамма (Cs-137) 40-200 Средняя Толстостенные конструкции
Гамма (Co-60) 60-400 Пониженная Особо толстостенные изделия

Радиографический метод позволяет выявлять трещины, поры, включения, непровары, но имеет ограничения при обнаружении плоскостных дефектов, ориентированных параллельно направлению просвечивания. Чувствительность контроля проверяется эталонами чувствительности.

Ультразвуковой контроль

Ультразвуковой контроль сварных соединений проводится в соответствии с современными стандартами, включая ГОСТ ISO 13588-2022 для автоматизированного контроля фазированными решетками. Метод основан на способности ультразвуковых колебаний с частотой 0,5-10 МГц отражаться от границ раздела сред с различными акустическими свойствами.

Принцип ультразвукового контроля

Пьезоэлектрический преобразователь излучает импульсы ультразвуковых колебаний, которые распространяются в металле. При встрече с дефектом происходит отражение части энергии, которая регистрируется тем же или другим преобразователем. По времени прихода отраженного сигнала определяется глубина залегания дефекта, по амплитуде сигнала оценивается размер дефекта.

Для контроля швов применяются следующие методы:

  • Эхо-метод - с использованием совмещенных преобразователей, работающих на излучение и прием
  • Теневой метод - с раздельными преобразователями на противоположных сторонах шва
  • Дельта-метод - для обнаружения трещин, перпендикулярных поверхности
  • TOFD (Time Of Flight Diffraction) - дифракционно-временной метод для точного определения высоты дефектов

Преимущества ультразвукового контроля: высокая производительность, возможность определения глубины залегания дефектов, безопасность для персонала, возможность контроля изделий большой толщины. Ограничения: требуется высокая квалификация оператора, затруднен контроль аустенитных сталей и чугунов, требуется двусторонний доступ к шву.

Магнитопорошковый контроль

Магнитопорошковый контроль применяется для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов на глубине до 2 мм в ферромагнитных материалах. Метод основан на способности магнитного поля рассеиваться в местах нарушения сплошности металла.

Контролируемое изделие намагничивается, затем на его поверхность наносится магнитный порошок или суспензия. В местах выхода дефектов на поверхность образуются локальные магнитные поля, которые притягивают частицы порошка, создавая видимые индикаторные рисунки. Метод эффективен для обнаружения трещин минимальной шириной раскрытия от 1-2 мкм.

Капиллярный контроль

Капиллярный (цветной) метод контроля применяется для выявления поверхностных дефектов в материалах любого типа. На очищенную и обезжиренную поверхность наносится проникающая жидкость (пенетрант), которая за счет капиллярного эффекта заполняет дефекты. После удаления избытка пенетранта наносится проявитель, который вытягивает жидкость из дефектов, создавая контрастные индикаторные рисунки.

Важно: Для ответственных конструкций обычно применяется комбинированный контроль несколькими методами. Например, визуальный контроль дополняется ультразвуковым или радиографическим для выявления внутренних дефектов, а затем капиллярным или магнитопорошковым для контроля поверхности после механической обработки.

Технология исправления дефектов

Исправление дефектов сварных соединений должно выполняться квалифицированными сварщиками с соблюдением технологических требований и обязательным последующим контролем качества. Метод исправления выбирается в зависимости от типа дефекта, его размеров и категории сварного соединения.

Общие требования к исправлению дефектов

Подготовка к исправлению

Перед началом исправления необходимо:

  • Полностью удалить дефектный участок механическим способом (шлифовкой, вырубкой, строжкой) или термическим методом (воздушно-дуговой или плазменной строжкой)
  • Зачистить выборку до металлического блеска с обеспечением плавных переходов и радиусов закруглений не менее 5 мм
  • Осмотреть зачищенную поверхность для убеждения в полном удалении дефекта
  • При необходимости выполнить предварительный подогрев для сталей с содержанием углерода более 0,25 процента или легированных сталей

Исправление трещин

Трещины являются недопустимыми дефектами и требуют обязательного исправления. Технология исправления трещин включает следующие этапы:

  1. Высверливание концов трещины: На расстоянии 10-15 мм от видимых концов трещины высверливаются отверстия диаметром 8-10 мм для предотвращения дальнейшего распространения трещины.
  2. Удаление трещины: Трещина полностью удаляется механической обработкой (шлифованием, фрезерованием) или воздушно-дуговой строжкой на всю глубину плюс 2-3 мм в основной металл.
  3. Подготовка разделки: Формируется разделка кромок с углом 60-70 градусов и притуплением 1-2 мм. Поверхность зачищается металлическими щетками.
  4. Заварка: Заварка выполняется электродами, аналогичными применявшимся при основной сварке, на пониженных режимах (снижение тока на 10-15 процентов). Для легированных сталей применяется предварительный подогрев до температуры 200-350 градусов Цельсия.
  5. Контроль: Исправленный участок подвергается повторному контролю теми же методами, что и основное соединение.
Важно: При исправлении трещин в закаливающихся сталях обязателен предварительный подогрев до температуры 250-400 градусов Цельсия и медленное охлаждение после заварки для предотвращения образования новых трещин.

Исправление пор и включений

Единичные поры диаметром менее 2 мм и глубиной менее 25 процентов от толщины металла могут оставляться без исправления в некритичных соединениях. Скопления пор, цепочки пор и крупные единичные поры требуют исправления:

  • Участок с порами вырубается или высверливается на глубину, превышающую глубину залегания пор на 2-3 мм
  • Выборка зачищается, обезжиривается и осматривается
  • Производится заварка участка с использованием качественных электродов, прошедших прокалку
  • При заварке обеспечивается надежная защита сварочной ванны от атмосферы

Для предотвращения повторного образования пор необходимо устранить причины их возникновения: прокалить электроды, очистить кромки от загрязнений, обеспечить защиту сварочной ванны.

Исправление непроваров

Непровары являются опасными дефектами и подлежат обязательному исправлению. Технология зависит от доступности корня шва:

При двустороннем доступе

Корень шва зачищается с обратной стороны до полного удаления непровара. Затем производится подварка корня шва с обеспечением полного проплавления. После этого при необходимости производится подварка с лицевой стороны.

При одностороннем доступе

Шов полностью вырубается или вырезается в месте непровара. Формируется разделка кромок, выполняется зачистка. Производится повторная сварка с обеспечением полного проплавления и правильным формированием корня шва. Для контроля качества корневого прохода применяются методы неразрушающего контроля.

Исправление дефектов формы

Подрезы

Подрезы глубиной менее 0,5 мм и длиной менее 100 мм допускается исправлять наплавкой тонкого валика на дефектный участок. Подрезы большей глубины требуют предварительной зачистки участка с последующей наплавкой. При наплавке необходимо обеспечить плавный переход к основному металлу без создания новых концентраторов напряжений.

Прожоги

Прожоги исправляются путем зачистки кромок отверстия с формированием разделки и заварки дефектного участка. При больших размерах прожога может потребоваться установка технологической вставки с последующей приваркой.

Наплывы

Наплывы удаляются механической обработкой (шлифованием) заподлицо с основным металлом. После удаления наплыва необходимо проверить наличие непровара под ним методами неразрушающего контроля.

Ограничения на количество исправлений

Число исправлений одного и того же участка не должно превышать:
  • Для конструкций 1-й категории (особо ответственные) - одно исправление
  • Для конструкций 2-й категории (ответственные) - два исправления
  • Для конструкций 3-й категории (малоответственные) - три исправления
При превышении допустимого количества исправлений участок подлежит вырезке с установкой вставки или замене всего элемента конструкции.

Часто задаваемые вопросы

Какие дефекты сварных швов считаются недопустимыми для всех категорий конструкций?
К безусловно недопустимым дефектам относятся все виды трещин (горячие, холодные, продольные, поперечные, радиальные) независимо от их размеров и расположения. Также недопустимы прожоги, свищи, несплавления в ответственных соединениях, превышающие допустимые размеры непровары. Данные дефекты создают критические концентраторы напряжений и могут привести к внезапному разрушению конструкции при эксплуатационных нагрузках. Все трещины подлежат обязательному удалению и исправлению независимо от категории конструкции.
Чем отличается непровар от несплавления в сварных швах?
Непровар - это местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами вследствие неполного расплавления кромок по глубине или ширине разделки. Непровары образуются при недостаточной силе сварочного тока, большой скорости сварки или неправильной подготовке кромок. Несплавление - это отсутствие металлической связи между наплавленным металлом и основным металлом или между слоями при многослойной сварке при наличии их расплавления. Несплавления возникают из-за наличия на поверхности оксидных пленок, загрязнений или неправильной техники сварки. Оба дефекта опасны и требуют исправления.
Какой метод контроля наиболее эффективен для выявления внутренних дефектов сварных швов?
Для выявления внутренних дефектов применяются два основных метода: радиографический контроль (ГОСТ 7512-82) и ультразвуковой контроль (современные стандарты, включая ГОСТ ISO 13588-2022). Радиографический метод обеспечивает получение документального подтверждения качества в виде снимка и эффективен для обнаружения пор, включений, непроваров. Ультразвуковой метод обладает высокой производительностью, безопасностью для персонала и возможностью определения глубины залегания дефектов. Выбор метода определяется толщиной металла, типом конструкции и требованиями нормативной документации. Для особо ответственных конструкций применяется комбинированный контроль обоими методами.
Что является основной причиной образования пор в сварных швах?
Основной причиной образования пор является присутствие газов в сварочной ванне, которые не успевают выделиться до затвердевания металла. Источниками газов служат: влага в электродных покрытиях и флюсах (источник водорода), недостаточная защита сварочной ванны от атмосферы (источник азота и кислорода), ржавчина и загрязнения на свариваемых кромках, реакция углерода с оксидами железа с образованием оксида углерода. Для предотвращения пористости необходимо использовать прокаленные электроды (при температуре 300-350 градусов Цельсия), тщательно очищать кромки от загрязнений, обеспечивать надежную газовую защиту сварочной ванны и соблюдать оптимальные режимы сварки.
Допускается ли эксплуатация конструкции с подрезами сварных швов?
Допустимость подрезов зависит от их глубины, протяженности и категории конструкции. Для ответственных конструкций допускаются подрезы глубиной не более 0,5 мм при длине не более 10 процентов от общей длины шва. Подрезы большей глубины создают концентрацию напряжений и снижают усталостную прочность соединения на 15-25 процентов, поэтому требуют обязательного исправления путем наплавки. Для динамически нагруженных конструкций, работающих при переменных нагрузках или низких температурах, любые подрезы нежелательны и должны быть устранены. Решение о допустимости подрезов принимается на основании требований рабочей документации и соответствующих стандартов для данного типа конструкций.
Сколько раз можно исправлять один и тот же участок сварного шва?
Количество допустимых исправлений зависит от категории ответственности конструкции и регламентируется нормативной документацией. Для особо ответственных конструкций (сосуды высокого давления, атомная энергетика) допускается одно исправление. Для ответственных конструкций (строительные металлоконструкции, грузоподъемное оборудование) - два исправления. Для малоответственных конструкций - три исправления. При каждом последующем исправлении металл шва и зоны термического влияния подвергается дополнительным термическим циклам, что может ухудшить его свойства. После исчерпания лимита исправлений дефектный участок подлежит вырезке с установкой вставки или замене всего элемента конструкции.
Почему образуются горячие трещины при сварке и как их предотвратить?
Горячие трещины образуются в процессе кристаллизации сварочной ванны в интервале температур затвердевания (обычно выше 1000 градусов Цельсия) вследствие наличия легкоплавких эвтектик на границах кристаллитов. Основные причины: повышенное содержание серы и фосфора в металле (более 0,045 процента), большая жесткость сварного узла, препятствующая усадочным деформациям, несоответствие химического состава присадочного и основного металлов, высокая скорость охлаждения. Для предотвращения горячих трещин применяют следующие меры: использование металла с пониженным содержанием вредных примесей, правильный выбор присадочного материала, снижение жесткости сварного узла рациональной последовательностью наложения швов, применение предварительного и сопутствующего подогрева для снижения скорости охлаждения, использование электродов с основным покрытием.
Какие параметры влияют на глубину проплавления при сварке?
Глубина проплавления определяется комплексом технологических параметров сварки. Основное влияние оказывает сила сварочного тока - увеличение тока на 10 процентов повышает глубину проплавления на 15-20 процентов. Скорость сварки обратно пропорционально влияет на проплавление - при увеличении скорости на 20 процентов глубина проплавления снижается на 15-25 процентов. Диаметр электрода определяет плотность тока - меньший диаметр при той же силе тока обеспечивает большее проплавление. Напряжение дуги влияет на форму шва - повышение напряжения увеличивает ширину при снижении глубины проплавления. Также значение имеют род и полярность тока, угол наклона электрода, тип защитного газа. Для обеспечения требуемого проплавления необходимо правильно подбирать все параметры режима сварки.

Отказ от ответственности

Настоящая статья носит исключительно информационно-ознакомительный характер и не является руководством к действию или нормативно-технической документацией. Информация представлена на основе действующих государственных стандартов и технической литературы.

Автор не несет ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования информации, содержащейся в данной статье, включая, но не ограничиваясь: ущерб здоровью, материальный ущерб, производственные потери, несоответствие требованиям надзорных органов.

Все работы по сварке металлоконструкций должны выполняться квалифицированным персоналом, прошедшим соответствующую аттестацию, в строгом соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации, проектной документации и под контролем ответственных лиц.

Перед применением любых сварочных технологий и методов контроля необходимо изучить актуальные версии соответствующих нормативных документов и получить консультацию у специалистов в области сварочного производства.

Источники

  1. ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012. Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением. Введен 2014-01-01.
  2. ГОСТ 30242-97. Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения. (Межгосударственный стандарт, действует в странах СНГ)
  3. ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод.
  4. ГОСТ 3242-79. Соединения сварные. Методы контроля качества.
  5. ГОСТ ISO 13588-2022. Неразрушающий контроль сварных соединений. Ультразвуковой контроль. Автоматизированный контроль ультразвуковым методом с применением фазированных решеток.
  6. ГОСТ 23055-78. Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля.
  7. ГОСТ Р 52630-2012. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.
  8. ГОСТ 34347-2017. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.
  9. ИСО 6520-1:2007. Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением.

© 2025 Компания Иннер Инжиниринг. Все права защищены.

Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.