Дефект сварного шва — это несплошность или отклонение формы, которое вышло за допуск выбранного уровня качества. Сами по себе поры и подрезы браком не считаются: шов бракуют, когда они превышают лимит стандарта. Поэтому в чертеже пишут уровень качества по ISO 5817, а не «шов без дефектов».
Что считается дефектом шва, а что допустимой несплошностью
Дефект сварного шва — несплошность или отклонение формы, которое вышло за допуск выбранного уровня качества. Пора, подрез или небольшой наплыв в пределах допуска браком не считаются. Шов оценивают по ISO 5817 и ISO 10042: стандарты задают лимиты для несплошностей выбранного уровня качества.
Отсюда следует, что требование «шов без дефектов» в ТЗ ничего не определяет. Если граница допустимого не записана, каждая сторона проводит её сама, и приёмка превращается в спор. Перед ссылкой на стандарт в ТЗ сверьте его действующую редакцию.
Факт. По ISO 5817 и ISO 10042 шов может содержать несплошности и проходить контроль, пока они не выходят за лимиты выбранного уровня качества.
Несплошность в шве ещё не брак. Брак начинается там, где превышен допуск выбранного уровня качества.
Какие бывают дефекты сварных швов: шесть групп
Инжектор с трещиной в сварном шве на испытательном стенде. Фото: Unknown author Unknown author or not provided · Public domain
В этой статье дефекты собраны в шесть групп: трещины, полости и поры, твёрдые включения, несплавления и непровары, нарушения формы шва и прочие. По расположению они бывают наружными и внутренними.
| Группа | Примеры | Где виден | Чем выявляется |
|---|---|---|---|
| Трещины | продольные, поперечные, в кратере | снаружи и внутри | визуальный, капиллярный, ультразвуковой контроль |
| Полости и поры | газовые поры, цепочки пор, усадочная раковина | чаще внутри | радиография, ультразвуковой контроль |
| Твёрдые включения | шлак, флюс, оксиды, вольфрам | внутри | радиография, ультразвуковой контроль |
| Несплавления и непровары | по кромке, между валиками, в корне | внутри, корень иногда снаружи | ультразвуковой контроль, радиография |
| Нарушения формы шва | подрез, наплыв, прожог, избыточное усиление | снаружи | визуально-измерительный контроль |
| Прочие | прижоги дуги, брызги металла, задиры | снаружи | визуальный контроль |
Наружные дефекты видны глазом. Внутренние осмотр не найдёт, и именно они чаще всего всплывают уже в работе. Дальше разберём четыре самые частые группы.
Трещины сварного шва: горячие, холодные и почему они появляются позже
Трещины бывают горячими и холодными. Горячие возникают во время сварки и остывания шва. Холодные проявляются позже: через часы или даже дни после окончания сварки, чаще на сталях. Поэтому шов, который выглядит чистым сразу после сварки, ещё не прошёл главную проверку.
Из этого следует практическое правило: контроль сразу после сварки не гарантирует отсутствия трещин. Для ответственных деталей нужна выдержка перед приёмкой. Сколько именно, зависит от стали и толщины: сверяйте по нормативу на эту сталь, общих чисел не берите.
Профилактика начинается до сварки. Предварительный подогрев и медленное остывание снижают риск трещин. Стали с большим содержанием серы и углерода склонны к трещинам, поэтому марку выбирают с учётом свариваемости и указывают в заказе явно.
Холодная трещина может проявиться через часы или дни, поэтому приёмка ответственной детали не должна быть мгновенной.
Поры в шве и шлаковые включения: чем забит металл
Поры — газовые полости: газ не успел выйти из сварочной ванны до затвердевания. Шлаковые включения — твёрдые частицы внутри шва. Газ и твёрдое тело возникают по разным причинам, и меры против них разные, поэтому путать эти дефекты нельзя.
Пористость создают влажный или загрязнённый металл, повреждённое покрытие электрода и неверный расход защитного газа. Ошибаются в обе стороны: и заниженный, и завышенный расход запирает газы в шве. Меры простые: очистить и просушить кромки, выставить расход по режиму, проверить электроды. Числа расхода и температуры прокалки берите из карты технологии, а не из общих таблиц.
Включения не всегда шлаковые. При MIG и TIG источником становятся загрязнения: остатки ржавчины и вольфрам от электрода. Между проходами удаляйте шлак, кромки зачищайте до чистого металла. Чистая ровная кромка снижает риск включений.
Непровар и несплавление: шов есть, а соединения нет
Непровар — основной металл не проплавлен по сечению, чаще всего в корне. Несплавление — нет сплавления наплавленного металла с кромкой или соседним валиком. Снаружи шов выглядит ровно, а нагрузку держит только часть сечения.
В стыковом соединении непровар дают слишком толстый электрод, быстрое движение ванны, недостаточный ток и неудачная подготовка кромок. Последнюю причину можно снять ещё на чертеже. Ориентир для стыковых швов: V-образная разделка со скосом 60–70°, минимальное притупление в корне и ровный зазор при сборке. Точные значения под вашу толщину и способ сварки задаёт технология сварки.
Опасен непровар тем, что скрыт внутри. Внешний осмотр его не видит, а реальное сечение шва меньше расчётного. Деталь проходит приёмку и ломается под нагрузкой, на которую была рассчитана. Подготовка кромок остаётся самой дешёвой мерой против этого дефекта.
Подрезы, прожоги и избыточное усиление: дефекты формы шва
Подрез — канавка в основном металле вдоль края шва. Она уменьшает рабочую толщину металла, поэтому соединение склонно к усталостным разрушениям. Глазом подрез виден, но выглядит безобидно.
Подрез не выглядит страшно, но именно он превращает деталь под переменной нагрузкой в кандидата на усталостную трещину.
Причины подреза — избыточный ток и большая скорость перемещения горелки. Помогает многопроходная сварка. Для статичной детали допуск на подрез может быть мягче, для работающей на вибрации — строже. Это решает уровень качества в чертеже.
Избыточное усиление — слишком выпуклый шов, и его высоту ограничивают проектные требования.
Факт. Проектные требования обычно ограничивают высоту усиления шва 3 мм над основным металлом.
Прожог — сквозное проплавление. Чаще он случается на тонком металле, но возможен и на толстом при завышенном токе или медленном ходе горелки. Наплыв и натёк — металл лёг на непрогретую кромку и не сплавился с ней. Оба дефекта видны снаружи.
Дефекты по материалам: нержавейка, алюминий, закаливающиеся стали
Слабые места шва зависят от металла, поэтому марку указывают в заказе явно. Для сталей, склонных к холодным трещинам, работают подогрев и медленное остывание. Сталь с большим содержанием серы и углерода лучше не варить, а заменить более свариваемой маркой ещё на этапе заказа.
Для нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов набор типичных дефектов зависит от марки и способа сварки. Спросите у технолога, какие дефекты для вашей детали вероятны и чем их контролируют, и запишите ответ в ТЗ.
Как не допустить дефекты: причина → мера
Профилактика работает, когда каждая причина закрыта конкретным действием, а не советом «соблюдайте технологию». Таблица сводит главные дефекты к причине и мере. Числа температур, расходов газа и прокалки берите из карты технологии на вашу сталь.
| Дефект | Главная причина | Мера |
|---|---|---|
| Пористость | влага и грязь на кромках, неверный расход защитного газа | очистить и просушить кромки, выставить расход по режиму |
| Непровар | толстый электрод, малый ток, плохая разделка | V-разделка, минимальное притупление, ровный зазор |
| Трещины | сталь с большим содержанием серы и углерода, быстрое остывание | подогрев, медленное остывание, свариваемая марка |
| Подрез | избыточный ток, быстрая горелка | снизить ток и скорость, варить в несколько проходов |
| Шлаковые включения | шлак между проходами, ржавчина, вольфрам | удалять шлак после каждого прохода, зачищать кромки |
| Деформации | нагрев без закрепления | оснастка и порядок наложения швов |
Оснастка держит деталь, а продуманный порядок наложения швов распределяет нагрев и снижает коробление. Ещё два условия лежат вне самой сварки: аттестованная технология сварки (WPS) и допуск сварщика. Технология фиксирует режимы, допуск подтверждает, что сварщик их повторит. Наличие аттестации технологии и сварщика сверьте с подрядчиком до заказа. Общие причины производственного брака разобраны в статье про брак при обработке металла.
Как находят дефекты: методы контроля по типу дефекта
Неразрушающий контроль выявляет дефекты шва, но ни один метод не видит всё. Визуально-измерительный контроль нужен всегда, остальные методы добавляют по ответственности детали. Метод выбирают под тип дефекта.
| Метод | Что видит | Ограничение | Когда назначать |
|---|---|---|---|
| Визуально-измерительный | подрезы, наплывы, прожоги, усиление, поверхностные трещины | внутренние дефекты не видит | всегда |
| Капиллярный | трещины и поры, выходящие на поверхность | закрытые дефекты не находит | когда нужны тонкие поверхностные трещины |
| Ультразвуковой | трещины, непровары, несплавления внутри | нужны доступ и опытный оператор | ответственные стыковые швы |
| Радиографический | поры, включения, непровар | нужна защита от излучения | ответственные детали, нужен снимок в протокол |
| Испытание на герметичность | сквозные дефекты | несквозные не находит | ёмкости и трубопроводы |
Для сталей, склонных к трещинам, контроль назначают после выдержки. Вскрытие шва с лабораторным исследованием остаётся для спорных случаев и выборочной проверки. Методику и нормы оценки задаёт стандарт на каждый метод: в ТЗ ссылайтесь на его действующую редакцию.
Что прописать в чертеже и ТЗ, чтобы получить шов без споров
Приёмка становится предсказуемой, когда чертёж и ТЗ задают уровень качества, метод контроля и документ, по которому принимают партию. Вместо «без дефектов» пишут уровень качества по ISO 5817 или ISO 10042. В чертёж или ТЗ на сварную деталь стоит вписать пять строк:
- уровень качества шва по ISO 5817 или ISO 10042, лимиты сверьте по тексту стандарта;
- марку основного металла явно, с учётом свариваемости;
- категорию и объём контроля: какие методы и на какой доле швов, выдержку перед контролем для сталей, склонных к трещинам;
- нормативный документ приёмки партии и состав протокола контроля;
- порядок исправления: выборка дефекта, контроль полноты выборки, заварка, повторный контроль.
Допустимое число исправлений одного участка найдите в нормативе и укажите отдельно. Для деталей с жидкостью или газом добавьте проверку корневой стороны на «усы». В трубопроводах они перекрывают поток и могут оторваться, повредив оборудование ниже по линии.
Мнение. Если деталь работает под переменной нагрузкой, просите более строгий уровень качества. Для статичной детали часто хватает более мягкого. Лимиты сверьте по тексту стандарта.
Как подрядчик фиксирует эти условия в расчёте, разобрано в статье про то, что должно входить в коммерческое предложение. Если чертёж сварной детали уже готов, пришлите его: посмотрим, какой уровень качества и контроль в нём указаны, и посчитаем изготовление деталей по чертежам.
Частые вопросы
Какие дефекты сварных швов бывают?
Трещины, поры, твёрдые включения, непровары и несплавления, а также нарушения формы шва: подрезы, наплывы, прожоги.
Чем непровар отличается от несплавления?
При непроваре основной металл не проплавлен по сечению. При несплавлении наплавленный металл не сплавился с кромкой или соседним валиком.
Какие дефекты сварного шва допустимы?
Те несплошности, что укладываются в лимиты выбранного по ISO 5817 или ISO 10042 уровня качества. Такой шов проходит контроль. Всё, что выходит за лимиты, считается дефектом, и шов бракуют.
