Шлаковые включения сварной шов

25.02.2026
Инженерные термины и определения

Шлаковые включения в сварном шве — твёрдые неметаллические частицы шлакового происхождения, захваченные металлом в процессе кристаллизации сварочной ванны. Дефект снижает прочность, вязкость и усталостный ресурс соединения. При нарушении нормативных размеров относится к недопустимым и подлежит обязательному исправлению.

Что такое шлаковые включения в сварном шве

При плавлении электродного покрытия, флюса или наполнителя порошковой проволоки образуется жидкий шлак. В нормальных условиях он всплывает на поверхность сварочной ванны до её затвердевания. Шлаковые включения формируются тогда, когда этот процесс нарушен: шлак оказывается захвачен металлом и остаётся внутри шва после кристаллизации.

Согласно ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением» (идентичен ISO 6520-1:2007), шлаковые включения отнесены к группе 3 — «Твёрдые включения» — и обозначаются кодом 301. Межгосударственный стандарт ГОСТ 30242-97 использует ту же классификацию и те же цифровые обозначения.

Шлаковые включения являются концентраторами напряжений. Их острые края, особенно у вытянутых форм, создают зоны интенсификации напряжений, способствующие зарождению усталостных трещин при циклических нагрузках. Этим объясняется высокая опасность данного дефекта в конструкциях, работающих при переменных нагрузках.

Классификация и виды шлаковых включений

Стандарт ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 разделяет дефекты с кодом 301 на три подтипа в зависимости от формы и характера расположения в металле шва. Важно понимать, что данная классификация описывает морфологию дефекта, тогда как нормирование по ISO 5817 ведётся по единым геометрическим параметрам для всей группы включений.

Линейные включения — код 3011

Вытянутые включения, ориентированные преимущественно вдоль оси шва. Образуются при затекании шлака в зазоры между валиками при многопроходной сварке, а также при подтекании шлака в корень шва в узкой разделке. Линейные включения создают протяжённые концентраторы напряжений и потому наиболее опасны с точки зрения механики разрушения.

Единичные включения — код 3012

Компактные включения округлой или близкой к ней формы, расположенные без определённого порядка. Возникают при кратковременных нарушениях технологии — резком охлаждении ванны или случайном попадании остатков шлака в зону горения дуги. По воздействию на прочность схожи с порами, однако края у них как правило более острые.

Скопления — код 3013

Группа из трёх и более отдельных включений, расположенных в ограниченном объёме металла шва. Нормируются по суммарным геометрическим параметрам на расчётном контрольном участке длины. Совокупное влияние нескольких включений на концентрацию напряжений превышает эффект от каждого отдельного.

Смежные виды твёрдых включений

В рамках группы 3 по ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 выделяют: флюсовые включения (302) — нерасплавившиеся частицы флюса при автоматической сварке под флюсом; оксидные включения (303) — преимущественно при сварке алюминиевых сплавов; вольфрамовые включения (3041) — фрагменты вольфрамового электрода при TIG-сварке, попавшие в ванну вследствие касания электродом расплава или превышения допустимого тока.

Причины образования шлаковых включений при сварке

Захват шлака металлом шва обусловлен совокупностью технологических нарушений. Все причины делятся на три группы.

Нарушения межпроходной обработки

Главная и наиболее частая причина — неполная зачистка предыдущего валика от шлака при многопроходной сварке. Остатки шлакового покрытия перекрываются следующим проходом и оказываются в объёме шва. Особенно критично при сварке электродами с основным покрытием (тип Б по ISO 2560): их шлак имеет высокую вязкость и требует тщательного механического удаления до металлического блеска.

Нарушения режима и техники сварки

Недостаточный сварочный ток — пониженная температура ванны снижает жидкотекучесть шлака и замедляет его всплывание на поверхность.
Чрезмерная скорость сварки — ванна кристаллизуется быстрее, чем шлак успевает выйти к поверхности.
Неправильный угол наклона электрода (горелки) — при избыточном наклоне «углом назад» шлак затекает впереди ванны и захватывается металлом.
Недостаточный разогрев кромок — шлак задерживается в зонах плохого сплавления корня шва или боковых поверхностей разделки.
Сложные пространственные положения — при потолочной и вертикальной сварке «сверху вниз» управление положением шлака в ванне существенно затруднено.

Конструктивные факторы

Глубокая разделка с малым углом раскрытия ограничивает манипуляцию электродом и создаёт условия для затекания шлака в зазоры между валиком и стенкой разделки. Неравномерный зазор в стыке и плохая подгонка деталей усиливают этот эффект.

Методы выявления шлаковых включений

Шлаковые включения — внутренний дефект: они не выходят на поверхность шва и не обнаруживаются при визуальном контроле (ВК). Для их выявления применяют объёмные методы неразрушающего контроля (НК).

Радиографический контроль

Основной метод выявления шлаковых включений. В Российской Федерации регламентируется ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод». На международном уровне применяются ISO 17636-1:2022 (рентгеновское и гамма-излучение, плёночная техника) и ISO 17636-2:2022 (цифровые детекторы). На снимке шлаковые включения проявляются как тёмные пятна или полосы с нечёткими, размытыми краями — в отличие от пор, дающих округлые тени с чёткими контурами. Метод обеспечивает документальное подтверждение результатов и постоянный архивный снимок.

Ультразвуковой контроль

Применяется по ГОСТ Р ИСО 17640-2016 «Неразрушающий контроль сварных соединений. Ультразвуковой контроль. Технология, уровни контроля и оценки». Позволяет выявлять включения в металле шва, определять их положение и ориентировочные размеры. Использование методик TOFD (дифракционно-временной метод, ISO 10863) и фазированных решёток (ISO 13588) повышает надёжность обнаружения и позволяет получать изображения дефектов. Метод не требует специальных мер радиационной безопасности и обеспечивает доступ с одной стороны.

Сравнение методов контроля

Параметр	Радиографический контроль (РК)	Ультразвуковой контроль (УЗК)
Нормативный документ РФ	ГОСТ 7512-82	ГОСТ Р ИСО 17640-2016
Международный стандарт	ISO 17636-1:2022 / ISO 17636-2:2022	ISO 17640:2018
Чувствительность к включениям	Высокая — выявляет объёмные дефекты всех форм	Средняя — зависит от ориентации и формы дефекта
Документирование результатов	Постоянный архивный снимок (плёнка или цифровое изображение)	Протокол; при TOFD и ФР — графическое изображение
Особые требования	Радиационная защита, доступ с двух сторон изделия	Акустический контакт, ровная поверхность под ПЭП
Нечувствителен к	Плоскостным дефектам, параллельным направлению просвечивания	Крупнозернистым материалам (аустенит, алюминиевые сплавы)

Нормы допустимости шлаковых включений по ISO 5817

Критерии приёмки сварных соединений по наличию твёрдых включений устанавливаются в зависимости от уровня качества и условий эксплуатации конструкции. Основополагающий международный документ — ISO 5817:2023 (четвёртое издание) «Сварка. Соединения сварные плавлением из стали, никеля, титана и их сплавов. Уровни качества применительно к несплошностям». Российский национальный аналог — ГОСТ Р ИСО 5817-2021.

Стандарт устанавливает три уровня качества: B (высокий), C (средний), D (умеренный). Шлаковые включения относятся к пункту 2.9 Таблицы 1 стандарта, где под кодами 300–303 (твёрдые включения, шлаковые, флюсовые, оксидные) установлены единые нормы. Нормирование ведётся по двум параметрам: h — высота (поперечный размер) включения и l — длина включения. Предельные значения выражены через расчётный параметр шва: s — для стыковых швов (расчётная толщина стыкового шва), a — для угловых швов (расчётное сечение углового шва).

Параметры s и a в ISO 5817 — это геометрические характеристики сварного шва, а не толщина свариваемого металла. Нормы применяются к фактически выполненному шву и могут отличаться от толщины основного металла. Выбор уровня качества B, C или D относится к конкретному сварному соединению и устанавливается проектной и технологической документацией.

Параметр	Уровень D (умеренный)	Уровень C (средний)	Уровень B (высокий)
Высота h — стыковой шов	h ≤ 0,4s, но не более 4 мм	h ≤ 0,3s, но не более 3 мм	h ≤ 0,2s, но не более 2 мм
Длина l — стыковой шов	l ≤ s, но не более 75 мм	l ≤ s, но не более 50 мм	l ≤ s, но не более 25 мм
Высота h — угловой шов	h ≤ 0,4a, но не более 4 мм	h ≤ 0,3a, но не более 3 мм	h ≤ 0,2a, но не более 2 мм
Длина l — угловой шов	l ≤ a, но не более 75 мм	l ≤ a, но не более 50 мм	l ≤ a, но не более 25 мм
Применяется к кодам ISO 6520-1	300, 301, 302, 303 — единые критерии для всей группы включений

Принимается наибольшее из значений h или l. Нормы применяются к толщине основного металла ≥ 0,5 мм. При аттестации технологии сварки по ISO 15614-1:2017 критерии приёмки испытательного образца также устанавливаются по ISO 5817. Отраслевые нормативные документы и требования заказчика вправе вводить более жёсткие ограничения. Для соединений, работающих в условиях усталостных нагрузок, ISO 5817:2023 содержит дополнительные критерии в Приложении B.

Ремонт сварного шва при наличии шлаковых включений

Включения, превышающие нормативные значения, подлежат исправлению. Самопроизвольного исчезновения дефекта не происходит — он остаётся в шве постоянно. Порядок ремонта определяется технической документацией на конструкцию.

Порядок исправления

Точная локализация по данным РК или УЗК — определяют координаты включения, его глубину и протяжённость.
Механическое удаление — вырубка пневматическим зубилом, шлифование или выборка воздушно-дуговой строжкой (при наличии допуска в НД). Объём выборки должен полностью охватить дефектный участок с перекрытием не менее 10–15 мм за границы включения.
Контроль полноты удаления — визуальный осмотр выборки; при необходимости — капиллярный или магнитопорошковый контроль дна и стенок выборки.
Заварка выборки — сварочным материалом в соответствии с действующей картой технологического процесса (WPS).
Повторный НК ремонтного участка теми же методами, которые применялись при первичном контроле.

Допустимое число ремонтных циклов на одном участке, как правило, не превышает двух. При повторном неудовлетворительном результате участок вырезается и шов выполняется заново в соответствии с требованиями НД.

Профилактика шлаковых включений

Предупреждение дефекта обходится значительно дешевле и быстрее, чем его последующее исправление. Системная профилактика включает несколько обязательных мер.

Тщательная зачистка каждого валика при многопроходной сварке — шлак удаляют механическим инструментом до металлического блеска перед каждым следующим проходом.
Правильный подбор режимов — сварочный ток и скорость подбирают так, чтобы обеспечить достаточную жидкотекучесть ванны и время для всплывания шлака на поверхность.
Контроль угла наклона электрода — при ручной дуговой сварке рекомендуется вести электрод под углом 70–80° к поверхности изделия в направлении сварки.
Выбор марки электрода под пространственное положение — электроды с рутиловым покрытием (тип R по ISO 2560) образуют более легкоплавкий и хорошо отделяемый шлак по сравнению с электродами основного покрытия (тип B).
Предварительный подогрев при работе с толстостенными изделиями или при низких температурах окружающей среды — снижает скорость кристаллизации ванны и улучшает условия выхода шлака на поверхность.

Частые вопросы о шлаковых включениях в сварных швах

Чем шлаковое включение отличается от поры?

Пора (группа 2 по ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012) — полость, заполненная газом; шлаковое включение (группа 3, код 301) — полость, заполненная твёрдым шлаком. На радиографическом снимке поры — тёмные округлые пятна с чёткими контурами; шлаковые включения — удлинённые или неправильные затемнения с размытыми краями. Острые края включений создают более выраженные концентраторы напряжений по сравнению с округлыми порами.

Как нормируются шлаковые включения по ISO 5817?

В ISO 5817:2023 все твёрдые включения (коды 300–303) нормируются едиными критериями по двум параметрам: высоте h и длине l включения. Для стыковых швов: при уровне D — h ≤ 0,4s (не более 4 мм), l ≤ s (не более 75 мм); при уровне C — h ≤ 0,3s (не более 3 мм), l ≤ s (не более 50 мм); при уровне B — h ≤ 0,2s (не более 2 мм), l ≤ s (не более 25 мм). Параметр s — расчётная толщина стыкового шва, a — расчётное сечение углового шва. Конкретный применяемый уровень устанавливается нормативной или проектной документацией на изделие.

Как выявить шлаковые включения без разрушения шва?

Шлаковые включения — внутренний дефект, не обнаруживаемый при визуальном контроле. Применяются два основных объёмных метода: радиографический контроль (ГОСТ 7512-82, ISO 17636-1:2022) и ультразвуковой контроль (ГОСТ Р ИСО 17640-2016). РК предпочтителен для объёмных дефектов — включения уверенно видны на снимке независимо от ориентации. УЗК применяют при ограниченном доступе или невозможности радиографического просвечивания. Выбор метода и его объём определяется нормативной документацией на контроль конкретного изделия.

Что такое вольфрамовое включение и как оно выглядит на снимке?

Вольфрамовое включение (код 3041 по ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012) — фрагмент неплавящегося вольфрамового электрода, попавший в металл шва при TIG-сварке вследствие касания расплава или превышения допустимого тока. На радиографическом снимке выглядит как светлое пятно, поскольку вольфрам с плотностью около 19,3 г/см³ значительно сильнее поглощает рентгеновское излучение, чем окружающий стальной металл. Это принципиально отличает его от шлаковых включений, которые дают тёмные тени на снимке.

Можно ли устранить шлаковое включение без вырезки?

Нет. Шлаковое включение — твёрдое тело внутри металла шва; оно не растворяется и не исчезает самостоятельно. Единственный способ исправления — механическая выборка дефектного участка до чистого металла с последующей заваркой и повторным неразрушающим контролем. Термическая обработка шва шлаковые включения не устраняет.

Заключение

Шлаковые включения в сварном шве — твёрдые неметаллические дефекты группы 3 по ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012. Подразделяются по форме на линейные (3011), единичные (3012) и скопления (3013). Главные причины — неполная зачистка между проходами, недостаточный сварочный ток и высокая скорость сварки. Выявляются радиографическим методом (ГОСТ 7512-82, ISO 17636-1:2022) и ультразвуковым контролем (ГОСТ Р ИСО 17640-2016). Нормирование выполняется по ISO 5817:2023 (ГОСТ Р ИСО 5817-2021): для всех включений кодов 300–303 установлены единые критерии по высоте h и длине l с привязкой к расчётному параметру шва (s или a) — независимо от морфологической формы дефекта. Ремонт: механическая выборка с последующей заваркой и повторным НК. Строгое соблюдение технологии межпроходной зачистки и правильный подбор режимов сварки предотвращают образование этого дефекта в подавляющем большинстве случаев.

Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов в области сварочного производства и неразрушающего контроля. Все технические решения по оценке допустимости дефектов, выбору методов и объёма контроля, а также по ремонту сварных соединений должны приниматься в соответствии с действующей нормативно-технической документацией, конструкторской и технологической документацией на конкретное изделие. Автор не несёт ответственности за результаты применения изложенной информации без учёта условий конкретной производственной задачи.

Появились вопросы?

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

Задать вопрос

Подшипники SKF -15%!

Каталог 2025