Пережогхарактеризуется окисленной поверхностью шва. Шов при этом приобретает серый оттенок, рыхлое строение и пониженные механические свойства. Пережженные участки шва следует полностью вырубать до здорового металла и вновь заварить.
При электродуговой сварке этот дефект встречается очень редко, чаще – при газовой сварке.
Деформации, предупреждения и способы их устранения.
Деформацией называется изменение формы и размеров твердого тела под действием какого-либо усилия. Размеры деформации определяются величиной приложенного усилия. Чем больше усилие, тем больше деформация. О величине усилия судят по напряжению. Напряжением называется внутренняя сила, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения тела. Следовательно, между напряжением и деформацией существует неразрывная связь.
Внутренние напряжения возникают только в том случае, когда свободному расширению и сокращению детали (узлу) что-либо препятствует. Таким препятствием при сварке являются соседние холодные участки металла вследствие неравномерного его нагрева. Основные причины возникновения напряжений и деформаций при сварке: неравномерный нагрев основного металла, литейная усадка и структурные изменения металла.
Неравномерный нагрев металла. Электродуговая сварка характеризуется высоким и быстрым разогревом небольшого объема металла, который при расширении оказывает давление на прилегающий к нему нагретый металл. После прекращения действия источника нагрева нагретые и наплавленные объемы металла начнут охлаждаться в объеме, т.е. будут стягивать прилегающие слои металла, вызывая деформацию изделия или коробление.
Усадка наплавленного металла – это уменьшение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое. При затвердевании металл становится более плотным, объем его сокращается. При сварке происходит продольная и поперечная усадка.
Продольная усадка вызывает сокращение длины листов при сварке продольных швов. Поперечная усадка приводит к короблению листов в сторону большего объема наплавленного металла. Величина деформации зависит от величины зоны нагрева. Вот почему газовая сварка дает большую деформацию, чем ручная дуговая металлическим электродом.
Размеры и положение швов также влияют на величину деформации. Наибольшие деформации вызывают длинные швы, расположенные несимметрично относительно сечения свариваемого профиля. Чем больше швов на узле, тем больше деформация при сварке.
Структурные изменения наплавленного металла. При изменении структуры металла меняются размеры и взаиморасположение его зерен (кристаллов), причем меняется и плотность металла. Эти изменения вызывают возникновение внутренних напряжений. При сварке легированных сталей структурное изменение оказывает более сильное влияние, чем при сварке низкоуглеродистой стали, где эти изменения незначительны и почти не принимаются в расчет.
Мероприятия по уменьшению напряжений и деформаций при сварке. Сварочные напряжения и деформации доставляют немало трудностей при изготовлении и эксплуатации сварных конструкций, так как могут вызывать:
1. изменение запроектированных размеров свариваемых деталей и узлов;
2. искажение и изменение формы отдельных сварных узлов и конструкций;
3. появление трещин и разрывов в процессе изготовления сварных конструкций;
4. разрушение сварных конструкций в процессе эксплуатации, особенно при пониженных температурах.
Мероприятия для уменьшения напряжений по сварке можно разделить на конструктивные и технологические.
Для осуществления конструктивных мероприятий необходимо при выборе основного металла и электродов руководствоваться тем, что основной металл не должен иметь склонности к образованию закалочных структур при остывании на воздухе; учитывать, что электроды должны давать наплавленный металл и иметь пластические свойства не ниже свойств основного металла.
Нельзя допускать скопления швов в конструкции, следует избегать их пересечений. Не допускать короткозамкнутых швов, а также ограничить применение косынок и накладок.
При расстановке ребер жесткости располагать их следует так, чтобы при сварке нагреву подвергались одни и те же места основного металла, так как это уменьшает поперечную усадку стенки, а, следовательно, и всей конструкции.
Применять необходимо преимущественно стыковые швы, которые являются менее жесткими, чем узловые.
Проектируя сложные конструкции, надо предусматривать их изготовление в виде отдельных узлов, которые после соединятся в целую конструкцию.
В сложных сварных конструкциях целесообразнее применять штампованные и литые узлы. Расположение швов не должно затруднять механизацию сварочных работ. Предусматривать сборку и сварку необходимо в приспособлениях, обеспечивающих точную сборку и правильную последовательность сварочных работ.
Технологические мероприятия. Они, прежде всего, предусматривают выбор правильного теплового режима сварки в части нагрева основного металла, а также выбор правильной последовательности наложения швов. Порядок должен быть таким, чтобы свариваемые детали находились в свободном состоянии, особенно это относится к стыковым швам. В первую очередь свариваются стыковые швы балок, а затем угловые.
При сварке цилиндрических резервуаров или полотнищ вначале сваривают стыки каждого пояса, а затем – пояса между собой. Сварку следует производить напроход от середины изделия к краям, но ни в коем случае не варить от краев к его середине. Нельзя ставить прихватки на пересечении швов.
Важное условие в работе – уменьшение зазоров во избежание поперечных усадок и выполнение швов больших сечений в несколько слоев с применением «горки» или «каскадного» метода.
Чем выше температура окружающей среды, тем равномернее и медленнее происходит остывание шва. Сварка на морозе, сильном ветре, сквозняке часто приводит к трещинам. Место сварки должно быть защищено от атмосферных осадков, холода и сквозняков.
Применение обратных деформаций. Перед сваркой изделие подвергается выгибу.
Обратноступенчатая сварка. Проковка уплотняет шов, в результате чего уменьшает действие усадки шва. Последний слой его проковывать не рекомендуется, чтобы не вызвать трещину на поверхности шва.
1.11 Искусственное охлаждение разогретого металла
Сварка деталей в закрепленном положении
Точность сборки. Она гарантирует равномерное сечение швов и уменьшает напряжения.
Предварительный нагрев, глубокий провар корня шва и другие перечисленные мероприятия способствуют уменьшению напряжения и деформаций при сварке, гарантируют предотвращение трещин в процессе сварки и эксплуатации.
После сварки деформированные детали правят. Применяются два вида правки – холодная и горячая.
Холодная правка производится домкратами, прессом, кувалдой или молотком. Метод громоздкий и требует много усилий, возможно образование трещин и разрывов в швах в процессе правки.
Горячая правка производится местным нагревом до пластического состояния выпуклой стороны изделия. После остывания в местах нагрева появляются остаточные напряжения растяжения, которые распрямляют изделие. При горячей правке местный нагрев производят газопламенной горелкой. Горячая правка более проста и эффективна, чем холодная. После правки, если этого требует технология, производят отжиг.
Контроль качества сварной конструкции.
Основными задачами технического контроля сварочных работ является: выявление производственного брака и установление причин его возникновения; указание методов устранения и исправления брака.
Различают три вида контроля:
Предварительный. Для предупреждения брака, когда проверяют качество основного метала, сварочного материала, электродов, флюсов и т.д. (заготовок, поступающих на сборку, состояние сварочной аппаратуры и качество сборки, а так же квалификацию сварщика).
1.12 Текущий (контроль в процессе сварки)
Проверяют внешний вид шва, его геометрию, режимы и порядок сварки, исправность сварочного оборудования и приспособлений.
Контроль готового узла. Предусматривает внешний осмотр и обмер сварных соединений, испытания на плотность, просвечивание рентгеновскими или гамма лучами, контроль ультразвуком, магнитным методом контроля, металлографическими исследованиями, механические испытания.
Вид контроля выбирают в зависимости от назначения изделия и требований, предъявляемых техническим условиям или ГОСТом.
Внешний осмотр осуществляется невооружённым глазом или с помощью лупы с двадцати кратным увеличением. Этим методом выявляются все видимые дефекты сварки и подготовки кромок под сварку. Внешнему осмотру подвергаются 100% швов.
Испытание аммиаком.
Сущность этого метода заключается в том, что испытуемые швы покрываются бумажной лентой или марлей пропитанной пяти процентным раствором азотнокислой ртути или фенолфталеином. В изделие до определённого давления нагнетается воздух и одновременно подаётся некоторое количество газа аммиака. Проходя через поры аммиак, оставляет после себя чёрные или красные пятна, в зависимости от пропитки бумаги (азотнокислая ртуть – чёрные пятна, фенолфталеин – красные).
Гидравлические испытания.
Проверку смонтированных резервуаров, трубопроводов, сосудов и ёмкостей проводят двумя способами: наливом воды и гидравлическим давлением.
Наливом воды испытываются вертикальные резервуары и другие ёмкости. Для испытания резервуар до краёв наполняется водой, затем выдерживают не менее двух часов, в течение этого времени ведётся наблюдение за появлением дефекта.