Дефекты сварных швов: виды, причины и способы устранения

Сварной шов держит конструкцию ровно настолько, насколько он качественный. Незамеченная пора или трещина — это не косметический изъян, а потенциальная точка разрушения под нагрузкой. Разберём основные виды дефектов сварных швов, причины их появления, методы контроля качества сварных швов и соединений и то, как эти дефекты устраняют — а заодно посмотрим, почему роботизированная сварка снижает долю брака.

Что такое дефект сварного шва

Дефект сварного шва — это любое отклонение соединения от требований чертежа, стандарта или технических условий: по геометрии, сплошности, структуре металла или механическим свойствам. Одни дефекты видно невооружённым глазом, другие скрыты в толще шва и обнаруживаются только приборным контролем.

Дефекты сварных швов и соединений принято делить на три группы по расположению:

• наружные — видны на поверхности (подрезы, наплывы, неравномерность, наружные трещины и поры);
• внутренние — скрыты в теле шва (внутренние поры, непровары, шлаковые включения, трещины);
• сквозные — проходят через всё сечение (прожоги, сквозные трещины).

Основные виды дефектов сварных швов

Чтобы понимать, какие дефекты сварных швов встречаются чаще всего, разберём основные виды и их суть.

Поры

Поры — это газовые пузырьки, которые не успели выйти из сварочной ванны до её кристаллизации. Одиночная пора менее опасна, чем цепочка или скопление, но в ответственных швах нормируются любые.

Трещины

Самый критичный вид дефектов. Горячие трещины возникают при кристаллизации на высоких температурах, холодные — уже после остывания, часто из-за водорода и внутренних напряжений. Трещина склонна расти под нагрузкой, поэтому в большинстве конструкций она недопустима.

Непровары и подрезы

Непровар — это несплавление металла шва с основным металлом или между валиками. Подрез — канавка, «съеденная» дугой вдоль границы шва. Оба дефекта создают концентрацию напряжений и снижают усталостную прочность соединения.

Причины появления дефектов

За разными дефектами часто стоят одни и те же корневые причины:

• Нарушение режима сварки — неверные ток, напряжение, скорость. Слишком быстрый проход даёт непровар, избыточный ток — подрезы и прожоги.
• Плохая подготовка и загрязнения. Ржавчина, масло, влага и окалина на кромках — прямой путь к порам.
• Неправильный или влажный защитный газ / электрод. Нарушение газовой защиты ванны насыщает металл газами.
• Нестабильность ведения дуги. Колебания вылета, угла и скорости при ручной сварке ухудшают формирование шва.
• Внутренние напряжения и неверная последовательность швов. Ведут к короблению и трещинам.

Ключевое наблюдение: большинство причин сводится к нестабильности процесса. Там, где параметры «плавают» от шва к шву, доля дефектов закономерно выше.

Контроль качества сварных швов

Контроль качества сварных швов и соединений позволяет отследить дефекты до того, как узел уйдёт в эксплуатацию. Методы контроля качества сварных швов делят на неразрушающие и разрушающие.

Неразрушающий контроль (НК):

• Визуально-измерительный (ВИК) — осмотр и замер шва шаблонами; выявляет наружные дефекты.
• Капиллярный — проникающие жидкости выявляют поверхностные трещины и поры.
• Магнитопорошковый — для поверхностных и подповерхностных дефектов ферромагнитных сталей.
• Ультразвуковой (УЗК) — находит внутренние дефекты по отражению звука.
• Радиографический — рентген или гамма-снимок показывает внутренние поры, непровары, включения.
• Контроль на герметичность — для ёмкостей и трубопроводов.

Разрушающий контроль (испытание образцов на растяжение, изгиб, удар, макро- и микрошлифы) применяют выборочно и при аттестации технологии.

Способы устранения дефектов сварных швов

Как устраняют дефекты, зависит от их вида и допустимости:

• Подрезы и наплывы — зачищают и при необходимости подваривают, восстанавливая правильную геометрию шва.
• Поры и шлаковые включения — дефектный участок вырубают или высверливают до чистого металла и заваривают заново.
• Непровар — удаляют дефектную зону и переваривают с корректным режимом.
• Трещины — засверливают концы трещины, чтобы остановить её рост, разделывают и заваривают; для ответственных швов часто требуется переварка участка целиком.
• Прожог — зачищают и заваривают, при необходимости с подкладкой.

Профилактика всегда дешевле исправления: правильная подготовка кромок, отработанный режим, стабильная защита ванны и грамотная последовательность швов убирают большую часть дефектов ещё до контроля.

Как роботизация снижает долю дефектов

Раз корень большинства дефектов — нестабильность процесса, логичный способ снизить брак — убрать человеческий фактор из ведения шва. Робот выдерживает заданные ток, напряжение, скорость, вылет и угол горелки одинаково от детали к детали, не устаёт и не отклоняется от отработанного режима. В результате снижается разброс по геометрии шва, меньше подрезов, непроваров и пор, а качество становится предсказуемым в серии.

Компания GROBOTP с 2020 года автоматизирует дуговую (MIG/MAG, TIG) и лазерную сварку на предприятиях России, Беларуси, Казахстана, Киргизии и Армении.

Сварочный робот GROBOTP RH18-06-W: стабильный режим дуговой сварки снижает разброс по геометрии шва

Сварочные роботы GROBOTP в связке с оснасткой и позиционерами в составе роботизированного сварочного комплекса удерживают стабильную геометрию соединения и повторяемость режима. Важна и оснастка: правильное базирование и фиксация детали снижают коробление — об этом в статье сварочные позиционеры и кондукторы для РТК. Сравнение подходов — в материале роботизированная или ручная сварка: что выбрать.

Коротко о главном

• Дефект сварного шва — отклонение соединения от нормы по геометрии, сплошности или свойствам; бывает наружным, внутренним и сквозным.
• Основные виды дефектов: поры, трещины, непровары, подрезы, наплывы, шлаковые включения, прожоги.
• Главная причина большинства дефектов — нестабильность режима и плохая подготовка кромок.
• Контроль качества сварных швов ведут неразрушающими (ВИК, УЗК, радиография и др.) и разрушающими методами.
• Устраняют дефекты вырубкой и переваркой; надёжнее — предупреждать их стабильным процессом, в том числе роботизированной сваркой GROBOTP.