Дефекты сварных швов фото: Дефекты сварных соединений – виды и способы их устранения

alexxlab | 10.12.2018 | 0 | Разное

Дефекты сварных соединений – виды и способы их устранения

Что такое дефекты сварных соединений? По сути, это отклонения от требований к техническим характеристикам сварного шва, а соответственно и всей конструкции. Именно дефекты сварки снижают прочность шва и надежность сварочных стыков. Их можно разделить на несколько видов.

Виды дефектов сварных швов:

• отклонения от размеров и формы шва;
• изъяны микро- и макроструктуры;
• коробление и деформация конструкций.

Отклонения от размеров шва и его формы

Размерные показатели сварочного шва определяются государственными стандартами. И у каждого вида сварки есть свой ГОСТ. К примеру, при сварке, где задействован способ плавления, дефекты сварного шва определяет неравномерная наполненность свариваемой канавки, плюс разница ширины и высоты шва на всем его протяжении. Что касается формы, то она неровная, имеются так называемые седла (впадины), бугры, структура его чешуйчатая.

Причины из возникновения при сварке ручной – это низкое качество электродов, низкая квалификация сварщика, нарушение технологии сваривания. Причины при автоматической сварке – это скачки напряжения, угол наклона подачи электрода неправильно выбран, присадочная проволока проскакивает в механизме подачи и так далее.

Если говорить о сварке давлением, то ее дефектами сварных швов выступают вмятины глубокого типа, неравномерное распределение точек вдоль сварочного шва, может произойти смещение заготовок относительно друг друга.

К дефектам нарушения формы относятся прожоги, подрезы, наплывы и незаверенные кратеры.

Наплывы

Обычно такие дефекты сварочных швов образуются, когда производится сварка заготовок, лежащих в горизонтальной плоскости. А сам сварочный процесс производится сверху. Наплыв – это затвердевший жидкий металл в виде бугорков, которые образуются в момент соприкосновения горячего расплавленного металла электрода с холодной поверхностью заготовки. Наплывы могут быть разных размеров: от маленьких капель до больших рядов, протяженных на приличную длину сварочного шва.

Причинами появления наплывов могут выступать большой ток, подающийся на электрод, длинная электрическая дуга, наклон заготовки, неправильно выбранный угол установки электрода. Как результат – трещины в сварочном шве, непровары и прочие изъяны.

Подрезы

Этот дефект представляет собой канавку (углубление) в сварочном шве, которая часто образуется при сварке около металла заготовки. Причинами могут быть большой ток и длинная дуга, которые создают перегрев самого металла, а также сварочного наполнителя. Именно состояние большой температуры становятся причиной оплавления кромки двух заготовок. Если производится сварка угловых соединений, то чаще всего причинами подреза являются неправильно устанавливаемый электрод, особенно, когда произошло смещение в сторону вертикально установленной заготовки. При этом перегрев происходит именно на вертикальной стенке стыка, здесь и образуется подрез. А вот на горизонтальной в это время образуется наплыв, потому что металл начинает стекать вниз.

При газовой сварке подрезы могут возникать только по одной причине – увеличенная мощность горелки. Необходимо отметить, что подрезы – достаточно серьезный дефект сварочного шва. Он приводит к ослаблению заготовки по толщине, а это наипервейшая причина разрушения стыка, а соответственно всей сварной конструкции.

Прожоги

Само название уже говорит за себя. На месте сварки и в свариваемых металлах по кромкам образуются отверстия. Причины:

• большое расстояние между заготовками;
• большой ток и мощная горелка при быстрой сварке;
• неправильная форма кромок, очень заостренная;
• большая продолжительность процесса на одном месте.

Чаще всего этот вид дефектов получается, когда свариваются между собой тонкие листы металлов, или когда ведется многослойная сварка и наносится первый слой.

Кратеры

Это углубления в сварном шве. Обычно этот дефект образуется при обрыве дуги. Поэтому его опытные сварщики пытаются сразу же оплавить. Это самое простое устранение дефектов сварки. Когда сварка ведется автоматическим способом, то кратер обычно появляется на выходе из шва, то есть, на выходной планке.

Есть подвид кратеров, который называется усадочной раковиной. Она образуется под воздействием усадки металла в шве. Все дело в том, что металл при остывании уменьшается в объеме.

Дефекты макроструктуры

Эти виды дефектов сварных соединений можно выявить, если увеличить структуру сварного шва в 10 раз. К этому типу изъянов относятся трещины, непровары, газовые поры, шлаковые вкрапления.

Поры образуются, когда шов быстро остывает. При этом находящиеся в его теле газообразующие элементы не успевают выйти наружу. Так происходит, когда кромки заготовок покрыты ржавчиной, пятнами масла или краски, используется флюс с повышенной влажностью, был неправильно настроен сварочный аппарат по току или газу, большое содержание углерода в свариваемых металлах и так далее.

Поры могут быть большими и маленькими, располагаться могут кучно или равномерно вдоль шва, есть поры сквозные, называемые свищами. В общем, их количество и размеры зависят от времени, за которое ванна находится в жидком состоянии. Чем дольше сварочная ванна жидкая, тем меньше пор, потому что газы успевают покинуть жидкий металл.

Шлаковые включения – это, по сути, небрежность со стороны сварщика при сварке. Значит, он плохо подготовил два соединяемых металла к сварке. На них осталась грязь, ржавчина. Если данный вид дефектов появился при многослойной сварке, то значит, сварщик плохо провел удаление шлака с предыдущих слоев.

Эти дефекты могут иметь размеры в несколько микрон или d несколько миллиметров, форма разная: от сферы до тонкой линии. Расположение – по всему телу шва.

Непровар – дефект серьезный. Получается так, что металл заготовки несплавился с металлом электрода (электросварка) или присадочной проволоки (газовая сварка). Могут несплавится между собой и слой наплавляемого металла. Причин непровара немало:

• слишком большой ток при сварке был использован;
• загрязнение кромок;
• неправильно был поднесен электрод к оси шва;
• очень маленький зазор между двумя заготовками;
• кромки имеют слишком заостренные концы;
• вынужденный перерыв, в процессе которого металлы остывают;
• увеличенная скорость сварки.

Что касается трещин, то их можно разделить в зависимости от температуры их появления. То есть, холодные или горячие. Горячие появляются, когда происходит затвердевание металла, а кристаллизация начинается при температуре 1100-1300С. При этом внутри шовного металла появляются усадочные напряжения, начинают образовываться прослойки полужидкого вида. Они и становятся впоследствии трещинами. Если в наплавляемом металле содержится много водорода, углерода или кремния, то это также причина возникновения горячих трещин.

Холодные трещины образуются при температуре 100-300С. Причинами являются все те же напряжения, возникающие в теле наплавляемого металла, когда он начинает остывать. К тому же внутри сварочного шва остается водород (газ), который стремится выйти наружу. И это дополнительные напряжения. Кстати, горячие трещины на лицевой части шва не видны, они считаются внутренними. А вот холодные тут же появляются на внешней стороне шва, их хорошо видно невооруженным глазом. Это наружные дефекты сварных швов и соединений.

Есть еще два вида трещин: отпускные и ламелярные. Первые образуются уже тогда, когда сварка закончена и производятся операции по следующей обработке металлом. Вторые имеют очень интересную технологию появления. Они образуются еще при высоких температурах, но свое дальнейшее развитие получают уже в остывшем металле. Кстати, чаще всего этот вид дефекта образуется из микроскопических трещин. Оба варианта относятся к категории – внешний дефект.

Дефекты микроструктуры

К дефектам микроструктуры нужно отнести микроскопические трещины и поры, включения неметаллического типа (кислородные, нитридные), крупная зернистость структуры наплавленного металла с элементами перегревов и пережогов.

Самый опасный из всех перечисленных дефектов – пережог. При нем внутри шва появляются в большом количестве крупные зерна структуры металла, которые имеют минимальные прочностные связи между собой. Отсюда высокая хрупкость стыка. Причинами пережога являются присутствие кислорода в зоне сварки, а значит, изоляция ванны была плохой. Сюда же можно добавить высокую температуру сварочного процесса.

Допустимые и недопустимые дефекты

Понятно, что все дефекты сварных соединений негативно влияют на качество сварной конструкции. Но есть такие, при которых конструкция может эксплуатироваться без проблем, а есть те, при которых эксплуатировать ее строго запрещено.

Поэтому перед тем как определить, можно или нельзя эксплуатировать сварную конструкцию, необходимо принять во внимание все обстоятельства и факторы, влияющие на выбор.

• Необходимо определить соответствует ли конструкция всем геометрическим и габаритным параметрам строго по проекту или чертежу.
• Тип дефекта, его размеры и место в соединении.
• Каким механическим нагрузкам будет подвергаться строение или сооружение. Выдержат ли их сварочные соединения.
• Характер окружающей среды. Природные нагрузки негативно влияют на состояние сварного шва.
• Функции, возложенные на конструкцию. То есть, один дефект может выдержать определенные нагрузки, а другие ему противопоказаны.

Определить допустимость дефектов можно только специальной аппаратурой. Поэтому рекомендуется использовать оборудование, которое по степени проверки дефекта была выше, чем номинальная допустимая величина самого изъяна. К примеру, трещину размером 3 мм нельзя измерять прибором, который определяет минимальные трещины длиною 5 мм.

Кстати, на допустимость влияют не только размеры и форма дефектов, не последнее слово за их количеством и частотой расположения.

Заключение по теме

Дефекты сварных соединений влияют на качество стыка между элементами собираемой конструкции, а значит, и на всю конструкцию в целом. Поэтому исправлению дефектов сварки придается особое внимание. Устраняться сами они не могут. Есть изъяны, которые можно легко устранить, есть, которые устранить можно, но непросто. Способы их устранения известны. А есть дефекты, которые не подлежат исправлению. Так что лучше проводить процесс грамотно. Поэтому изучайте процессы появления швов и причины их образования.

Поделись с друзьями

1

0

1

0

Фотоальбом дефектов сварных соединений

Фотоальбом дефектов сварных соединений составлен в виде презентации, содержащей более 100 фотографий дефектов с макрошлифами и текстовыми комментариями. Данный альбом может быть использован при подготовке и аттестации сварщиков и дефектоскопистов I, II, III уровней по визуально-измерительному контролю, а также представляет интерес для студентов и научных работников по направлению металлургия. В конце альбома содержатся фотографии для самостоятельного определения учащимися (тестирование). Для учебных целей рекомендуется также использовать вторую часть данного издания – Фотоальбом дефектов основного металла.

В альбоме дефектов сварки рассмотрены термины и определения:

1. ГОСТ 15467 Управление качеством продукции. Основные термины и определения
2. ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определения.
3. РД 03-606-03 Инструкция по визуальному и измерительному контролю

Фотоальбомы предназначены для подготовки и повышения квалификации специалистов по визуальному и измерительному контролю I, II, III уровней и рекомендованы для обучения студентов технических специальностей. Цена фотоальбома указана в Прайс-листе.

Содержание фотоальбома дефектов сварки:

1. Определение дефекта сварных соединений
2. Трещины и макрошлифы трещин
3. Поры и макрошлифы пор
4. Включения и макрошлифы включений
5. Кратеры
6. Свищи
7. Подрезы
8. Прожоги
9. Наплывы и макрошлиф наплыва
10. Неравномерная ширина шва
11. Неправильный профиль сварного шва
12. Местное превышение проплава и макрошлифы проплава
13. Перелом осей деталей
14. Брызги
15. Чешуйчатость сварного шва
16. Западание между валиками
17. Непровары и макрошлифы непроваров
18. Отслоение
19. Превышение усиления сварного шва
20. Превышение выпуклости
21. Асимметрия углового шва и её макрошлифы
22. Выпуклость корня шва
23. Вогнутость корня шва
24. Максимальный размер и максимальная ширина включений
25. Включение одиночное, скопление включений
26. Не полностью заполненная разделка кромок с макрошлифом
27. Плохое возобновление шва
28. Неравномерная поверхность шва
29. Различные дефекты сварных соединений с макрошлифами

Подпишитесь на наш канал YouTube

 

Фотоальбом дефектов сварных соединений можно купить с доставкой до двери или до терминалов транспортной компании в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города, кроме того, в Республике Крым. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Дефекты сварочных швов – сварочные швы на фото

Все встречающиеся дефекты швов можно разделить на три группы. В статье для большей наглядности представлены сварочные швы (фото) и их изъяны:

1. Наружные, к которым относятся наплывы, трещины, подрезы, не заваренный кратер, свищ и поверхностное окисление; 2. Внутренние — механические примеси, наличие пор, непровары, оксидные и вольфрамовые включения, перегрев и пережог металла; 3. Сквозные дефекты представлены прожогами.

Кратко разберём основные характеристики перечисленных изъянов, а также причины, которые могут их вызывать.

Дефекты швов при сварочных работах

Наплывы

Этот дефект возникает при накатывании расплавленного металла на основной. Но при этом они не образуют единую структуру соединения. Причинами наплывов может стать окалина на кромках или недостаточный прогрев обрабатываемой поверхности из-за малой силы подаваемого тока.

Трещины

Данные дефекты сварочных швов являются самыми опасными, так как способны быстро привести к разрушению конструкций. Различают холодные, горячие, наружные и внутренние трещины:

• холодные трещины появляются в момент остывания шва после сварки в результате снижения прочности металла во время сварочного напряжения. Причинами их появлений становятся влажные швы или используемые материалы.
• горячие трещины образуются, когда температура металла достигает 1100–13000С. В этот момент его пластические свойства резко снижаются, и начинается процесс кристаллизации. Если в металле повышенное содержание кремния, фосфора, серы, никеля или водорода, то на границах кристаллических решёток образуются микроскопические разрывы, которые быстро распространяться и вдоль шва, и поперёк него.

Трещины появляются при неправильном закреплении деталей, нарушении технологии процесса сварки, использовании некачественных или неподходящих электродов или быстром охлаждении поверхности.

Подрезы

Подрезы представляют собой небольшие углубления, образованные там, где проходит граница сварного шва и основного металла. Возникают они в результате большой силы подаваемого тока. Во время сварки угловых швов может произойти смещение электрода. Это приводит к стеканию расплавленного металла на горизонтальную полку и меняет катет сварочного шва, что влечёт за собой образование подрезов.

Кратеры

Кратеры являются углублениями, возникающими в момент резкого обрыва сварочной дуги. Они уменьшают сечение шва и снижают его прочность.

Свищи

Свищи представляют собой полости, образованные в швах во время сварки. Они снижают прочность соединения и приводят к появлению трещин. Свищи возникают в результате недостаточной обработки поверхности или плохого качества используемой присадочной проволоки.

Непровар

Непровары — это дефекты сварочных швов, которые проявляются отсутствием местного несплавления основного и наплавленного металла.

Причинами могут служить наличие на кромках окалины, масляных пятен или ржавчины, снижение силы тока, а также большой скорости сварки. Во время вибрации конструкции непровары снижают её прочность от 40 до 70 процентов.

Посторонние включения

К посторонним включениям относят шлак, окислы металлов, вольфрам и другие механические примеси. Они образуются, если режим сварки выбран неправильно, зачистка металла проведена не качественно или было произведено его быстрое охлаждение. Данный дефект приводит к уменьшению диаметра сечения шва и снижению его прочности.

Перегрев и пережог металла

Пережог и перегрев возникают в результате подачи большого сварочного тока или при малой скорости сварки. Они приводят к хрупкости металла и снижению его ударной вязкости.

Прожог

Проверка сварочных швов должна начинаться с осмотра на наличие прожогов, представляющих собой сквозные отверстия в сварочных отверстиях. Возникают они при подаче тока большой силы при малой скорости сварки или при резком обрыве подачи защитного газа.

Контроль сварочных швов осуществляется несколькими способами в зависимости от того происходит ли процесс разрушения сварного соединения или нет.

Методы контроля

Существует два вида методов контроля качества сварки. К ним относятся неразрушающие и разрушающие методы.

Главным неразрушающим методом является внешний осмотр, затем следует проверка на герметичность, наличие поверхностных и скрытых дефектов.

Разрушающие методы включают в себя различные испытания, проводимые с контрольными образцами для получения полной характеристики швов. Особое внимание заслуживает корень шва сварка. Она должна быть проведена особо тщательно, так как от неё зависит качество всех последующих работ.

Сварочные швы фото показывают, как выглядят описанные дефекты работы для того, чтобы облегчить их распознавание и дальнейшее устранение.

---

---

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

Непровар сварного шва фото – Морской флот

• наружные, к основным из которых относятся: трещины, подрезы, наплывы, кратеры;
• внутренние, среди которых чаще всего встречаются: пористость, непровары и посторонние включения;
• сквозные – трещины, прожоги.

Причинами возникновения дефектов могут быть различные обстоятельства: низкое качество свариваемого металла, неисправное или некачественное оборудование, неверный выбор сварочных материалов, нарушение технологии сварки или неправильный выбор режима, недостаточная квалификация сварщика.

Основные дефекты сварки, их характеристика, причины возникновения и способы исправления

Чаще всего причиной образования трещин является несоблюдение технологии сварки (например, неправильное расположение швов, приводящее к возникновению концентрации напряжения), неверный выбор сварочных материалов, резкое охлаждение конструкции. Способствует их возникновению также повышенное содержание в шве углерода и различных примесей – кремния, никеля, серы, водорода, фосфора.

Исправление трещины заключается в рассверливании ее начала и конца, с целью исключения дальнейшего распространения, удалении шва (вырубанию или вырезанию) и заваривании.

Подрезы. Подрезы – это углубления (канавки) в месте перехода “основной металл-сварной шов”. Подрезы встречаются довольно часто. Их отрицательное действие выражается в уменьшении сечения шва и возникновении очага концентрации напряжения. И то и другое ослабляет шов. Подрезы возникают из-за повышенной величины сварочного тока. Чаще всего этот дефект образуется в горизонтальных швах. Устраняют его наплавкой тонкого шва по линии подреза.

Наплывы. Наплывы возникают, когда расплавленный металл натекает на основной, но не образует с ним гомогенного соединения. Дефект шва возникает по разным причинам – при недостаточном прогреве основного металла вследствие малого тока, из-за наличия окалины на свариваемых кромках, препятствующей сплавлению, излишнего количества присадочного материала. Устраняются наплывы срезанием с проверкой наличия непровара в этом месте.

Прожоги. Прожогами называют дефекты сварки, проявляющиеся в сквозном проплавлении и вытекании жидкого металла через сквозное отверстие в шве. При этом обычно с другой стороны образуется натек. Прожоги возникают из-за чрезмерно высокого сварочного тока, недостаточной скорости перемещения электрода, большого зазора между кромками металла, слишком малой толщины подкладки или ее неплотного прилегания к основному металлу. Исправляют дефект зачисткой и последующей заваркой.

Непровар. Непровары – это локальные несплавления наплавленного металла с основным, или слоев шва между собой. К этому дефекту относят и незаполнение сечения шва. Непровары существенно снижают прочность шва и могут явиться причиной разрушения конструкции.

Дефект возникает из-за заниженного сварочного тока, неправильной подготовки кромок, излишне высокой скорости сварки, наличия на кромках свариваемых деталей посторонних веществ (окалины, ржавчины, шлака) и загрязнений. При исправлении нужно вырезать зону непровара и заварить её.

Кратеры. Это дефекты в виде углубления, возникающего в результате обрыва сварочной дуги. Кратеры снижают прочность шва из-за уменьшения его сечения. В них могут находиться усадочные рыхлости, способствующие образованию трещин. Кратеры надлежит вырезать до основного металла и заварить.

Свищи. Свищами называют дефекты швов в виде полости. Как и кратеры, они уменьшают прочность шва и способствуют развитию трещин. Способ исправления обычный – вырезка дефектного места и заварка.

Посторонние включения. Включения могут состоять из различных веществ – шлака, вольфрама, окислов металлов и пр. Шлаковые включения образуются тогда, когда шлак не успевает всплыть на поверхность металла и остается внутри него. Это происходит при неправильном режиме сварки (завышенной скорости, например), плохой зачистке свариваемого металла или предыдущего слоя при многослойной сварке.

Вольфрамовые включения возникают при сварке вольфрамовым электродом, окисные – из-за плохой растворимости окислов и чрезмерно быстрого охлаждения.

Все виды включений уменьшают сечение шва и образуют очаг концентрации напряжения, снижая тем самым прочность соединения. Дефект устраняют вырезкой и завариванием.

Пористость. Пористость – это полости, заполненные газами. Они возникают из-за интенсивного газообразования внутри металла, при котором газовые пузырьки остаются в металле после его затвердевания. Размеры пор могут быть микроскопическими или достигать нескольких миллиметров. Нередко возникает целое скопление пор в сочетании со свищами и раковинами.

Возникновению пор способствует наличие загрязнений и посторонних веществ на поверхности свариваемого металла, высокое содержание углерода в присадочном материале и основном металле, слишком высокая скорость сварки, из-за которой газы не успевают выйти наружу, повышенная влажность электродов. Как и прочие дефекты, пористость снижет прочность сварного шва. Зону с ней необходимо вырезать до основного металла и заварить.

Перегрев и пережог металла. Пережог и перегрев возникают из-за чрезмерно большого сварочного тока или малой скорости сварки. При перегреве размеры зерен металла в шве и околошовной зоне увеличиваются, в результате чего снижаются прочностные характеристики сварного соединения, главным образом – ударная вязкость. Перегрев устраняется термической обработкой изделия.

Пережог представляет собой более опасный дефект, чем перегрев. Пережженный металл становится хрупким из-за наличия окисленных зерен, обладающих малым взаимным сцеплением. Причины пережога те же самые, что и перегрева, а кроме этого еще и недостаточная защита расплавленного металла от азота и кислорода воздуха. Пережженный металл необходимо полностью вырезать и заварить это место заново.

Дефе́кты сварны́х соедине́ний — любые отклонения от заданных нормативными документами параметров соединений при сварке, образовавшиеся вследствие нарушения требований к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.

Содержание

Основные причины [ править | править код ]

По данным американского общества инженеров-механиков (ASME) причины дефектов сварки распределены следующим образом: 45 % — ошибки выбора технологии сварки, 32 % — ошибки сварщика, 12 % — сбои в работе сварочного оборудования, 10 % — неподходящие сварочные материалы, 1 % — прочее [1] .

Классификация по геометрии [ править | править код ]

Классификация дефектов изложена в ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения» [2] , а также в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением» [3] , которые соответствуют стандарту ISO 6520 [4] .

Дефекты соединений при сварке разделяются на шесть групп:

1. Трещины — несплошности, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.
2. Полости и поры — несплошность произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.
3. Твёрдые включения — твёрдые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва.
4. Несплавления и непровары — отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
5. Нарушение формы шва — отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения.
6. Прочие дефекты — все дефекты, которые не могут быть включены в перечисленные выше группы.

Трещины [ править | править код ]

Трещины возникающие в соединениях при сварке могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

• продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва). Преимущественно обуславливаются высокими усадочными напряжениями[5] .
• поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва). Как правило, образуются в результате продольной усадки металла с низкой пластичностью и, обычно, неглубоки.
• радиальные (радиально расходящиеся из одной точки)

Кроме того, отдельно выделяют следующие виды трещин:

• размещённые в кратере сварного шва
• групповые и раздельные
• групповые разветвлённые
• микротрещины, обнаруживаемые физическими методами при не менее чем 50-кратном увеличении.

Методами снижения трещинообразования при сварке являются:

• прокаливание флюсов перед сваркой;
• предварительный подогрев заготовок от 250 до 450 °С;
• сваривание в режиме с оптимальными параметрами;
• медленное охлаждение металла после сварки;
• проведение после сварки мягкого отжига для снятия остаточных напряжений.

Полости и поры [ править | править код ]

Возникновение этих дефектов преимущественно обуславливается газами, задержанными в расплавленном металле. По расположению они подразделяться на:

• равномерно распределённые по сварному шву;
• расположенные скоплением;
• расположенные цепочкой.

К полостям также относятся свищи — продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа, и усадочные раковины — полости, которые образуются вследствие усадки при затвердевании. Частным случаем усадочной раковины является кратер — не заваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва.

Твёрдые включения [ править | править код ]

Выделяют следующие виды твёрдых включений:

• шлаковые включения — линейные, разобщённые, прочие;
• флюсовые включения — линейные, разобщённые, прочие;
• оксидные включения;
• металлические включения — вольфрамовые, медные, из другого металла.

Несплавления и непровары [ править | править код ]

Выделяют следующие типы несплавлений или отсутствий соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва [6] :

• по боковой поверхности;
• между валиками;
• в корне сварного шва.

Термином непровар или неполный провар, называют несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения, заполняя зазор между деталями.

Нарушение формы шва [ править | править код ]

К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:

• подрезы — продольные углубления на наружной поверхности валика шва.
• усадочные канавки — подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль его границы.
• превышения выпуклости стыкового и углового швов
• превышение проплава — избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва.
• неправильный профиль шва — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.
• наплав — избыток наплавленного металла шва, натёкший на поверхность основного металла.
• линейное и угловое смещения свариваемых элементов — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне (линейное) или расположение кромок элементов под углом (угловое).
• натёк — металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натёки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.
• прожог — вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия.
• не полностью заполненная разделка кромок
• чрезмерная асимметрия углового шва — значительное превышение размеров одного катета над другим.
• неравномерная ширина шва
• неровная поверхность
• вогнутость корня сварного шва — неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Содержание

Дефекты сварных швов – это, прежде всего, различные несплошности в металле шва, ухудшающие его качество. При оценке свариваемости стали исходят, главным образом, из того, что металл сварного шва должен быть сплошным. И все образования, которые делают сварной шов неоднородным, принято считать дефектами. Различают следующие виды дефектов сварного шва: микро- и макротрещины (горячие и холодные), непровары, поры, различные включения.

Внутренние и наружные дефекты сварных швов

Самый распространённый метод классификации дефектов сварки – по их месту расположения. Согласно этой классификации, различают внутренние и наружные сварные дефекты. Наружные выходят на поверхность шва и околошовной зоны, а внутренние располагаются внутри соединения, не выходя на поверхность. Из этого следует, что один и тот же вид дефектов (например, трещины или поры) может быть как внутренним (если располагается внутри), так и наружным (если выходит на поверхность).

Наружные сварные дефекты

К наружным дефектам сварных соединений относят неравномерность формы сварного шва из-за неправильного его формирования, подрезы шва, прожоги свариваемого металла, наплывы, трещины, поры и другие дефекты, которые располагаются на поверхности металла. Все они выявляются при внешнем визуальном осмотре сварного соединения. Ниже по тексту перечислены и показаны распространённые виды наружных дефектов.

Внутренние сварные дефекты

К внутренним дефектам сварных соединений, согласно ГОСТ23055, относятся неметаллические, шлаковые и оксидные включения, непровары и несплавления металла, а также поры и трещины, не выходящие на поверхность металла. Для того, чтобы выявить подобные дефекты, на практике применяются методы неразрушающего контроля сварки. Ниже по тексту рассказывается о часто встречающихся видах внутренних дефектов.

Дефекты формирования шва

Дефекты формирования сварных швов проявляются в неравномерности их формы (см. рисунок справа). Формируются они из-за непостоянных режимов сварки, непостоянного зазора между свариваемыми кромками и неравномерного угла скоса кромок. Несоответствие фактической формы шва требуемой может проявится вследствие неверной техники ручной дуговой сварки, из-за неправильного расположения электрода относительно сварных кромок.

Подобный дефект может проявиться и при других видах сварки. Например, при автоматической сварке причиной появления такого дефекта могут стать проскальзывание сварочной проволоки в подающем механизме, перепад напряжения в сети, попадание расплавленного металла в зазоры и др.

Непровар сварного шва

Чаще всего, непровары в сварных швах происходят в тех случаях, когда между сварными кромками небольшие зазоры, при большом притуплении кромок, а также при наличии на них загрязнений, при неправильном положении электрода или сварочной проволоки относительно свариваемых кромок, при недостаточной силе сварочного тока и при завышенной скорости сварки.

Очень часто непровары образуются в корне шва (схема а) и б) ни рисунке слева и схемы в) и г) на рисунке). При автоматической сварке под флюсом непровары, в большинстве случаев, формируются в начале сварного шва. Чтобы предотвратить их появление, сварку рекомендуется производить на специальных подкладках. Непровары – одни из самых опасных дефектов для сварного соединения.

Подрезы сварных швов

Подрезы сварных швов формируются на поверхности соединения. Подрезы – это углубления в основном металле, расположенные по краям сварного шва. Они появляются из-за излишне большой силы сварочного тока и из-за большой длины электрической дуги, т.к. в этом случае ширина сварного увеличивается и края сварных кромок оплавляются сильнее.

При сварке угловых швов подрезы, чаще всего, получаются при смещении электрода очень близко к горизонтальной стенке. При этом вертикальная стенка оплавляется быстрее, чем плавится горизонтальная и расплавленный металл стекает по горизонтальной кромке вниз. В этом случае, на вертикальной стенке образуются подрезы, а на горизонтальной – наплывы (схема б) на рисунке справа).

Прожоги сварных швов

К прожогам сварного шва относятся сквозное проплавление основного или наплавленного металла (см. рисунок слева). Прожоги образуются при излишне большой силе сварочного тока и при малых скоростях сварки. Причинами прожогов могут также стать большой зазор между свариваемыми кромками или недостаточное их притупление.

В большинстве случаев, прожоги получаются при сварке тонкого металла, а также при наплавке первого слоя многослойного шва. Причинами прожогов может быть недостаточное поджатие металлической подкладки или флюсовой подушки.

Наплывы сварных швов

Наплывы в сварных швах формируются при натекании расплавленного металла из жидкой металлической ванны на холодный основной металл (см. рисунок справа). Наиболее часто наплывы случаются в процессе дуговой сварки в защитных газах при сварке горизонтальных швов на вертикальной поверхности. Причинами наплывов является большая сила сварочного тока, неправильное положение электрода при сварке, излишняя длина электрической дуги.

Кратеры сварных швов и усадочные раковины

Кратеры в сварных швах образуются при обрыве электрической дуги. Кратеры в сварных швах имеют вид углублений в застывшем металле. При автоматизированных способах сварки выполнение сварного шва завершают на выводной планке, и кратер образуется на ней. При случайном обрыве электрической дуги в процессе сварки, получившийся кратер необходимо заплавить.

Усадочными раковинами называют полости, которые появляются в результате усадки сварочной ванны при её затвердевании. Появляются усадочные раковины из-за того, что при охлаждении объём металла уменьшается и он “проседает”.

Поры в сварных швах

Поры в сварных швах образуются при быстром остывании расплавленного металла из-за того, что газы, присутствующие в сварочной ванне, не успевают выйти из неё наружу и остаются в застывшем металле в виде пузырьков. Поры могут быть как внутренними сварными дефектами (схемы б) на рисунке справа), так и и наружными (схема а) на рисунке), выходящими на поверхность. Наружные поры называются свищами.

Величина пор может быть различной, от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Чаще всего они имеют сферическую форму. Причинами образования газовых пор в сварных швах могут стать присутствие ржавчины, окалины, масляных плёнок и другие загрязнений на сварных кромках, на сварочной проволоке или на присадочных материалах.

Причинами образования пор могут служить, также, применение влажных, не прокаленных электродов и флюсов, недостаточная чистота защитных газов и присутствие в ней вредных примесей. Также поры возникают при очень большой скорости сварки, из-за чего газовая защита зоны сварки может стать менее неэффективной. Поры в сварных швах появляются и при повышенном содержании углерода в составе свариваемого металла и при неверно подобранной марки сварочной проволоки. В особенности, если сварка производится в среде углекислого газа.

Несплавления сварных швов

Несплавления в сварных швах появляются в том случае, если нет их проплавления с основным, или ранее наплавленным металлом.

Причиной несплавлений могут стать плохая подготовка металла под сварку (отсутствие, или плохая зачистка), большая длина сварочной дуги, недостаточная сила сварочного тока и большая скорость выполнения сварочных работ.

Шлаковые включения в сварных швах

Шлаковыми, неметаллическими или оксидными включениями в сварном шве принято называть небольшие пространства в металле, в которых находятся неметаллические вещества. Величина включений может быть довольно значительной и составлять несколько миллиметров.

Обычно шлаковые включения обладают объёмной вытянутой формой, но, в некоторых случаях они могут быть и круглыми, и плоскими. Часто шлаковые включения находятся по границам между основным металлом и наплавленным. При выполнении многослойных швов, формирование шлаковых включений часто происходит по границам между отдельными слоями.

Причиной образования шлаковых включений могут стать наличие загрязнений на сварочных кромках (ржавчины, шлака и др.), слишком маленькая сила сварочного тока, и излишне большая скорость сварки.

Трещины в сварных швах, их виды

Трещины в сварных швах представляют наибольшую опасность для сварного соединения. Трещины могут относиться как к внутренним дефектам (схема б) на рисунке слева), так и к наружным (схема а) на рисунке). Трещины очень часто образуются при сварке высокоуглеродистых сталей, а также при сварке высоколегированных сталей.

Различают несколько видов сварных трещин:

1. Горячие трещины при сварке. К ним относятся микротрещины и макротрещины, которые образуются в металле шва или зоне термического влияния во время охлаждения при высоких температурах, порядка 800-900°C.

2. Холодные трещины при сварке. Холодные трещины (можно встретить название замедленные) вызываются водородом и появляются, как правило, после сварки, при температурах, не превышающих 200-300°C.

3. Отпускные трещины. Трещины такого вида образуются после окончания сварки, во время последующей термообработки сварного соединения.

4. Ламелярные трещины. Особенность такого типа трещин в том, что зарождаются они при высоких температурах, но развиваются уже в холодном состоянии металла. Ламелярные трещины могут развиться, например, из горячих микротрещин.

Классифицировать такие дефекты сварных соединений, как трещины, достаточно сложно из-за того, что очень часто выявленные трещины не являются трещинами какого-либо одного типа. К примеру, может возникнуть горячая микротрещина, но развиваться она будет как холодная, при низких температурах и под воздействием водорода. То же самое относится к отпускным трещинам и к ламелярным.

Виды дефектов сварных соединений, в зависимости от их формы

Существующие дефекты сварных швов по их форме можно разделить на два вида. Это плоскостные дефекты и пространственные дефекты. К плоскостным дефектам относятся горячие и холодные трещины, непровары сварного шва.

К пространственным относятся различные шлаковые включения, поры, пузырьки от газов и все виды неправильно выполненного сварного шва (подрезы, прожоги, неверная конфигурация, смещение и др.).

Плоскостные дефекты сварного шва представляют наибольшую опасность для соединения, в целом. И существующие типы трещин, в зависимости от температуры, при которой они появляются, можно разделить ещё на несколько видов, о которых сказано выше по тексту.

Виды сварных дефектов, в зависимости от причин их возникновения

При сварке плавлением, возникающие дефекты сварных соединений, в зависимости от причин их возникновения, можно разделить на два вида. Первый вид дефектов связан с металлургическими процессами при сварке и с тепловыми явлениями, которые протекают в результате образования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварного соединения. К этим дефектам относятся горячие и холодные трещины в металле и зоне термического влияния, поры в металле, неметаллические включения, а также несоответствие свойств наплавленного металла и околошовной зоны заданным параметрам.

Второй вид дефектов включает в себя их виды, причиной которых является нарушение выбранных режимов сварки, нарушения при подготовке сварных элементов и при их сборке, неисправности сварочного оборудования, недостаточный профессионализм сварщика, а также другие нарушения технологии сварки. К дефектам такого типа относятся несоответствие фактических размеров швов требуемым. Это такие дефекты, как непровары, подрезы, незаплавленные кратеры, прожоги свариваемого металла.

Допустимые и недопустимые дефекты в сварных швах

Дефекты, появившиеся при сварке, в той или иной степени, влияют на работоспособность сварного соединения. И принимая решение о пригодности, или непригодности данного сварного соединения, учитывают все факторы, которые могут повлиять на допустимость или недопустимость дефекта в сварном шве. При этом принимают во внимание такие обстоятельства, как:

Геометрия и габариты сварной конструкции, в целом, и дефектного сварного соединения, в частности.

Напряжения, возникающие в конструкции. При этом, учитывают не только действие максимальных распределённых нагрузок, но и действие остаточных напряжений при сварке.

Вид сварного дефекта. А также его величина и место его возникновения.

Механические свойства сварного соединения. Это предел прочности, текучесть, ударная вязкость, пластичность, сопротивляемость коррозии, сопротивление усталостному разрушению и т.д.

Условия, при которых изделие эксплуатируется. В основном, это характер окружающей среды.

Функции, которые должно выполнять изделие. Существует даже такой термин: “пригодность для данной цели”. Т.е. один и тот же дефект в сварном шве может быть допустим для выполнения одной задачи, и недопустим для выполнения другой.

Для принятия решения о допустимости дефектов того, или иного типа и величины, необходимо, чтобы измерительная способность прибора для контроля дефектов была выше, чем допустимая величина дефекта. Т.е., если в сварном шве допускаются дефекты, величиной не более 2мм, то нельзя использовать для контроля этого шва прибор, с измерительной способностью 5мм.

Для того, чтобы определить максимальную величину допустимого дефекта, необходимо иметь ввиду, что дефекты сварных швов увеличивают, главным образом, способность стали к усталостному и хрупкому разрушению.

Для разрушений такого вида, наибольшую опасность представляют плоскостные дефекты (микротрещины, макротрещины, непровары). В случае их выявления, нужно обратить внимание не только на максимальные размеры отдельно взятых дефектов, но и на их взаимное расположение и на их количество.

Опасность плоскостных дефектов заключается в том, что они являются концентраторами высоких напряжений из-за отсутствия радиуса закругления у трещин. Пространственные дефекты, такие, как поры, газовые пузыри или какие-либо включения имеют какой-либо радиус закругления, поэтому, представляют собой меньшую опасность, даже при большем количестве.

При маленьком закруглении у основания трещины, для того, чтобы оценить действующие в ней напряжения, применяют коэффициент интенсивности напряжений К1, позволяющий оценить механику разрушения. Коэффициент интенсивности напряжений возможно определить в том случае, если напряжение, необходимое для разрушения, меньше предела текучести материала. Определяется он по формуле:

где а – величина (высота) наружного дефекта, или половина величины внутреннего дефекта;
б m – напряжение при растяжении;
б в – напряжение при изгибе;
Мm и Мв – коэффициенты, величина которых определяется отношением величины дефекта к толщине детали и расположением дефекта;
Q – коэффициент, зависящий от формы дефекта.

Для сварных соединений, не подвергаемых отжигу после сварки, с целью уменьшения внутренних напряжений, для оценки допустимости сварных дефектов необходимо использовать расчёт критического раскрытия трещины (COD). Вычисление коэффициента К1, или нахождение величины критического раскрытия, даёт возможность с высокой точностью определить величину возможного допустимого дефекта сварного шва.

Дефекты сварных соединений: виды, причины и исправление

Соединение сваркой состоит из нескольких этапов, часто сопровождающихся возникновением дефектов. На это существуют как объективные причины, например, качество материалов, так и субъективные – отступление от технологического процесса, недостаточный профессионализм сварщика. Существуют официальные документы, где определены дефекты и контроль качества сварных соединений и швов. Поскольку в дальнейшем дефекты сварного шва способны вызвать разрушение конструкций, выполнение требований строго обязательно.

Нормативными материалами предусмотрены виды дефектов сварных соединений, внешний вид, характеристики и качество швов, получаемых при помощи сварки. В них также указаны необходимые допуски от идеального состояния. Отклонения от требований являются дефектами. Классификация дефектов сварных швов определена в ГОСТе-5264.

На существующие виды дефектов сварных швов имеется много методов контроля, в результате которых будет получено заключение о состоянии сварных швов. При многочисленных отклонениях соединение признается браком и подлежит переделке. Иногда может потребоваться изменение не всего шва, а только его части.

Дефекты сварочных швов, их размер и количество, которые допустимы для конкретного соединения, указаны на чертежах. Дефекты сварочных швов и причины их образования должны знать все работники, участвующие в этом процессе – от разработчиков конструкций до непосредственных исполнителей работ.

Причины возникновения

Дефекты сварочных соединений возникают по следующим причинам:

1. Нарушение технологии.
2. Недостаточная квалификация исполнителя.
3. Неисправность оборудования.
4. Включение неправильного режима.
5. Электроды неподходящего размера.
6. Колебания и изменение электрического напряжения.
7. Несоблюдение рекомендуемой скорости процесса.
8. Отсутствие предварительной подготовки.
9. Неблагоприятная погода при сварке не свежем воздухе.

Существуют рекомендации, определяющие особенности различных видов сварки. Они основаны на практическом опыте применения технологии соединения металлических деталей сваркой. Перед началом процесса необходимо проверять работоспособность применяемого оборудования. Периодически проводится его поверка, дата проведения и результаты которой указываются в техническом паспорте.

Виды дефектов

Все дефекты сварки подразделяют на три крупные группы: находящиеся снаружи соединения, внутри него и сквозные. Наружные дефекты контактной сварки легко обнаружить при визуальном осмотре. Он является обязательным при контроле всех швов, независимо от того, какие требования к ним предъявляются.

Одни из наиболее характерных признаков внешних дефектов – различная ширина отдельных участков в продольных швах, а также катетов в угловых соединениях. Достаточно хорошо заметны существующие наплавы поверх основного шва. К внешним возможным дефектам сварных швов принадлежат: углубления и выпуклости, трещины, кратеры, подрезы, наплывы, свищи.

Внутренние дефекты сварных швов при визуальном осмотре не видны. Основные причины их появления – некачественный материал и нарушение технологии процесса сварки. Внутри также могут образоваться невидимые трещины. Если их вовремя не обнаружить, то из-за растущего напряжения начнется постепенное разрушение конструкции. Причиной возникновения трещин может быть чересчур быстрое охлаждение. К внутренним изъянам относятся металлургические дефекты сварных швов – вредные примеси.

Если сплавление деталей недостаточно, то образуется непровар. Это происходит, когда пренебрегают подготовкой к работе кромок деталей и на них остаются ржавчина и окалины. К другим причинам возникновения непровара относятся недостаточно большая величина тока, несовпадение электрода с осью плавления. Если этот дефект имеет большую протяженность, то потребуется переплавка.

Внутри сварного шва могут образовываться поры. Внутри они заполнены газом. Причиной, по которой появляются поры, является наличие посторонних примесей в материалах, подлежащих сварке, излишняя влага. Если допустимые концентрации превышены, то предстоит переделка. При нарушении правил технологии внутри шва могут появиться различные включения: оксидные, вольфрамовые, а также шлаковые.

Под сквозными дефектами понимают поры, которые находятся не внутри, а проходят сквозь всю толщину шва. Этот дефект наблюдают визуально. При незначительной скорости и большом токе появляются прожоги.

Методы контроля

Все сварные соединения обязаны проходить контроль. Особенно это касается конструкций, эксплуатация которых несет повышенную ответственность. Контроль с применением специального оборудования позволяет узнать, насколько серьезные изъяны имеются в сварных соединениях. Большинство дефектов приводит к уменьшению плотности. Последствием может служить наступившая неспособность выдерживать тяжелые нагрузки.

Чтобы обнаружить дефекты сварных швов и соединений применяют различные методы контроля:

1. Визуальный осмотр. Является обязательным для первоначального выявления отклонений от нормы. Для более точного анализа применяют лупу с большим увеличением.
2. Дефектоскопия. Основой является свойство материала изменять свой цвет при взаимодействии с различными жидкостями, в частности с керосином. К преимуществам относятся безопасность метода и быстрота проверки.
3. Магнитный метод. Проходящие магнитные волны при встрече с дефектами искажаются. Измерение искажений позволит судить о наличии дефектов.
4. Ультразвук. Дефектоскопы, основанные на использовании ультразвуковых волн, измеряют их отражение.
5. Радиационный метод. Сварные швы просвечивают рентгеновскими лучами. Полученный снимок проявляют и подвергают расшифровке. Необходимо специальное оборудование. Оно может быть стационарным и мобильным. Недостатком является возможное влияние на здоровье сварщика. Требуется защита в виде специального костюма и маски.

Все применяемые способы контроля должны принадлежать к группе неразрушающих. Механические повреждения и разрушения не приемлемы. Допустимо использование не одного метода, а их совокупности.

При обнаружении брака, если имеется возможность, необходимо его исправить. Для этого используются такие способы:

• заварка способна убрать большие трещины;
• полной зачистке или вырубке подвергают находящиеся внутри небольшого размера трещинки, непроваренные участки и различные посторонние включения;
• наплавка устранит неполноту швов и подрезы;
• абразивом убирают наплывы;
• термическая обработка устранит негативные последствия перегрева металла.

Такими методами убирается практически неизбежное возникновение дефектов.

Группы дефектов

Дефекты и контроль качества сварных соединений строго регламентированы. В ГОСТе 30242 все дефекты сварных соединений разделены на группы. Всего таких групп насчитывается шесть. К первой группе межгосударственный стандарт отнес трещины, ко второй поры, к третьей твердые включения. Четвертую группу несплавление разделяет с непроваром. В пятой находятся все нарушения, которые имеют формы швов. Наконец, в шестой собраны все остальные сварочные дефекты.

Каждому из дефектов присвоено обозначение в виде числа из трех чисел. Добавление еще одной цифры означает уточнение, например, что данный дефект возник при определенном положении шва. Большинство из дефектов имеет еще и буквенное обозначение, которое можно увидеть в справочниках по сварке. Так, например, трещины имеют цифровое обозначение в виде числа 100 и буквенное в виде буквы Е.

Трещины

Цифровое обозначение 100, буквенное Е. Нормативным стандартом дано определение, что называют трещиной в сварке. Они позиционируются как разрывы или несплошности в сварном шве. Причинами возникновения названы охлаждение и нагрузки.

Трещины относятся к недопустимым дефектам. Это обусловлено тем, что они служат центром напряжений и являются очагом возможных разрушений. Трещины в сварных швах признаны наиболее опасным изъяном, встречающимся в соединениях сварным способом, который в перспективе может привести к разрушению.

Борьба с этим видом дефекта целесообразна, потому что маленькая вначале трещинка вследствие действия напряжения быстро увеличивается в размерах. В зоне риска находятся легированная сталь, а также высокоуглеродистая. Чем жестче закреплены между собой детали, тем выше возможность появления трещин. Многое зависит от марки металла и от содержания в нем примесей, таких как никель, фосфор, кремний, водород.

К основным причинам образования трещин относят несоблюдение требований существующих режимов сварки и нарушение технологии. Это вызывает большие напряжения в соединениях, приводящие к появлению трещин. Существует разница между способами ликвидации трещин в зависимости от того, где они расположены. В трещинах, находящихся на поверхности, вначале сверлят их окончания, чтобы предотвратить дальнейшее распространение. Затем происходит удаление механическим способом. Внутренние трещины удаляют механически, а затем заваривают.

Трещины разделяются на холодные и горячие. Холодные появляются сразу после того, как шов застынет. Горячие трещины появляются при высоких температурах. В зависимости от размера трещины делятся на макроскопические, которые хорошо видны визуально или при незначительном увеличении, и микроскопические. Микротрещины имеют обозначение 1001. Чтобы их увидеть потребуется увеличение в 50 крат.

В зависимости от расположения трещины бывают продольными с обозначением 101 и поперечными 102. Их буквенные обозначения соответственно Ea и Eb. Кроме этого они бывают разветвленными, радиальными, раздельными, находящимися в кратере. К радиальным относятся трещины, расходящиеся из точки. Трещины в кратере делятся на поперечные, продольные и с красивым необычным названием звездоподобные. Разветвленные получили свое название за то, что они возникают из одной трещины.

Поры

Относятся ко второй группе дефектов и имеют обозначение 201. Пора – слово известное, но необходимо понимать, что такое пора в сварке. Это поможет при ее контроле и ликвидации. Поры при сварке – это полости, внутри которых находится газ. Возникают как результат образования газов, проходящих с большой скоростью. Не всем пузырькам газа хватает времени, чтобы выйти наружу до того, как затвердеет металл.

Поры в сварном шве бывают разных размеров, что зависит от размера пузырьков внутри. Помимо отдельных пор бывают целые скопления. Поры могут иметь форму круга или овала.

Причины, почему образуются поры при сварке, бывают следующими:

• плохая зачистка кромок, при которой были оставлены ржавчина, окалины и подобные загрязнения;
• увеличенная скорость процесса сварки, в результате чего пузырьки газа не успели выбраться наружу;
• большое содержание углерода в основном и в присадочных материалах;
• увеличенная влажность, оказывающая влияние на покрытия электродов и флюс.

Основные причины появления пор при сварке под флюсом – посторонние включения в него, наличие ржавчины на проволоке, оставшиеся следы смазки или жира, поглощенный флюсом из влаги водород.

Наличие пор понижает прочность металла и герметичность соединения. Наряду с порами бывают газовые полости, отличающиеся другой формой. Кроме отдельной поры, встречаются: группа равномерно распределенных пор, цепочки в одну линию, скопления в одном месте, свищи, продолговатые полости.

Свищ в сварном шве образуется при непреднамеренном коротком замыкании электрода из вольфрама или же быстром внезапном обрыве дуги. Еще одна причина – неправильно произведенное гашение дуги. Для исправления свища сварного шва приходится удалять участок, где он был обнаружен.

Следствием усадки при затвердевании металла является усадочная раковина. Если она находится в конце валика, то это будет называться кратер сварного шва. Он, как правило, является результатом неправильных действий исполнителя. Наличие кратера автоматически уменьшает площадь торца шва, что приводит к снижению прочности. Для исправления ситуации приходится вырубать окончания шва с кратером.

Включения твердые

Третья группа с обозначением 300. Сначала надо выяснить, что называют включением в сварке. Это присутствие внутри затвердевшего после сварки металла частичек другого материала. Такие зоны становятся центрами напряжений, что понижает прочность соединения сваркой. Методом борьбы с дефектом является вырубка пораженного участка шва и последующее заваривание. Включению с острым углом присваивают название остроугольного. В зависимости от того, каким образом они образовались, инородные включения разделяются на линейные, разобщенные и другие.

При нормальном прохождении процесса образующийся шлак всплывает в сварочной ванне наверх. При нарушении технологии – большой скорости, неточного угла наклона электрода и его смещения, недостаточно хорошо выполненной зачистке – он остается внутри и становится инородным телом. Он может иметь значительный размер, что представляет опасность для надежности шва. Их наличие делает меньше размер торца шва и становится источником напряжения. При превышении допусков участки со шлаком вырубают и переваривают.

Если в металле находится флюс, то это приводит к образованию включений, называемых флюсовыми. Они разделяются на линейные, отдельные и другие. Причина возникновения – флюс, который не всплыл на поверхность и остался внутри. Это может возникать при наличии слишком больших гранул или увеличенной скорости происходящего процесса.

Металлический оксид, попавший внутрь, вызывает оксидное включение. При загрязнении поверхностей и недостаточной защите ванны образуются пленки, являющиеся труднорастворимыми. Внутри шва они станут прослойкой, которая снижает прочность соединения и способна привести к разрушению.

В включениях металлов выделяют вольфрам и медь, как наиболее вероятные. Не исключено образование и иных металлов. Включения могут возникнуть при использовании вольфрамового электрода. При этом кончик электрода дает брызги, которые попадают в металл. Если шов уже затвердел, то вольфрамовые включения остаются на поверхности. Иные причины – слишком большая плотность тока или короткое замыкание.

Электрод может замкнуться при нарушениях, вызванных неудобной позой сварщика, например, при потолочной сварке. Кусочек вольфрама внутрь затягивает жидкий металл. Наиболее часто такие дефекты появляются при сварке алюминия, а также сплавов с его содержанием, поскольку вольфрам в них не растворяется. Наличие включений из вольфрама можно узнать по треску и вспышкам сварочной дуги.

Несплавление

Дефект четвертой группы, имеющий обозначение 401. Несплавление – это, соответственно названию, отсутствие прочного соединения между металлом и швом. Различаются по местоположению: боковому на поверхности, между валиками и находящимися в корне. Несплавление может образоваться вследствие: неправильного угла сварки, не зачищенных кромок, неоднородности материала, неправильно выбранных режимов, небольшого значения тока, большой скорости процесса.

Непровар

Также входит в четвертую группу с обозначением 401. Непровары в сварных швах, по сути, тоже являются несплавлениями. Определением, что такое непровар в сварном соединении, является следующее: отсутствие сплавления металла, которое возникло из-за неспособности проникновения его в корень. Возникает по всей длине шва или на его отдельных участках, а также между слоями при многопроходном способе.

Причины образования непроваров при ручной дуговой сварке разные в зависимости от положения:
в корне – из-за недостаточно большого значения силы тока и значительной скорости процесса;
непровар кромки может происходить вследствие смещения с оси стыкования электрода;
между слоями – когда предыдущий слой не слишком хорошо зачищен.

Непровар сварного шва также может появляться из-за некачественного очищения металла от грязи, окалин, ржавчины, маленького зазора, большой величины притупления, маленького угла кромочных скосов, недостаточного тока, увеличенной скорости процесса, смещения электрода от нужного положения. В соединениях стыковым методом непровар возникает: при одностороннем виде в корне, а при двустороннем – в центре торцевого сечения.

Характерная особенность неполного проплавления – трещины большого размера на его окончаниях. При наличии непроваров уменьшается размер торца шва, возникают очаги напряженности. Если в дальнейшем конструкция будет подвергаться вибрации, то даже небольшого размера непровары способны значительно понизить прочность. Особенно большой вред прочности наносят непровары большого размера. Компенсация разрушающего действия непроваров – проплав или усиление. Еще один вид борьбы с этим дефектом – вырубание непроваренных участков шва, зачищение поверхностей и последующее заваривание.

Нарушение формы

Дефекты сварные включают в себя большую группу нарушений внешней формы соединений сварным способом, включенных в группу под номером 5 и имеющих обозначение 501. К ним относятся отклонения от принятого значения наружной формы шва и его геометрических параметров. Несоответствие формы и размеров принятым параметрам приводит к снижению прочности. Внешний вид соединений становится хуже, что тоже является немаловажным обстоятельством.

Наружные дефекты сварных швов имеют многочисленные причины:

• нестабильность сетевого напряжения;
• скольжение проволоки;
• неравномерность скорости прохождения сварочного процесса как следствие зазоров в узле перемещения при использовании сварочного автомата;
• неправильно выбранный угол, под которым наклоняют электрод;
• затекание жидкого металла в имеющиеся промежутки;
• неодинаковое расположение зазоров на протяженности стыка.

Указанный список можно дополнить многими другими причинами. Косвенно наружные дефекты сварных швов указывают на вероятное наличие внутренних.

Подрезы

Объяснение, что такое подрез в сварке, заключается в следующем определении: это изъян, представляющий собой углубление, находящееся около шва. Уменьшение толщины шва приводит к снижению надежности соединения. Внешне подрез смотрится как усадочная канавка. Они могут располагаться на отдельном участке или по всему протяжению шва.

Начинающие сварщики должны хорошо понимать, что называют подрезом в сварке, поскольку этот изъян происходит часто по их вине при неправильно выбранном значении тока. Другие основные причины появления этого изъяна:

• материал деталей имеет плохую смачиваемость;
• при стыковке – отклонение от оси электрода;
• расположение соединения, вызывающее неудобную позу сварщика;
• недостаточное качество подготовки кромок перед свариванием;
• завышенная скорость проведения работ;
• наклон электрода под неправильным углом.

Ошибочно выбранный угол электрода при сварке часто вызывает такой дефект. Иногда бывает, что угол выбран правильно, но при напряженном положении сварщика у него может устать рука и в положении угла произойдет изменение. При неправильном угле происходит неправильное распределение тепла. Большая его часть достается краям, что ведет к появлению усадочных канавок. Чтобы этого не произошло, более значительная часть тепла должна быть направлена на компоненты соединения, имеющих большую толщину, чем края.

Скорость сварки должна быть умеренной. При повышенном значении часть металла вдавливается в сварочную ванну и, быстро остывая, оставляет углубления. Слишком медленная скорость принесет свои недостатки, поэтому следует выбирать среднее значение.

К способам предотвращения появления подрезов при сварке относятся:

1. Улучшить смачиваемость материалов можно предварительным нагревом. Это будет способствовать хорошему растеканию расплавленного металла по канавке и снижает появление очагов напряжения.
2. Если соединяются детали разной толщины, то большее количество тепла должно доставаться более толстой.
3. Выбор оптимального значения скорости в зависимости от марки свариваемых металлов.
4. Если сварка производится в защитном газе, то большую роль играет его правильный выбор. Так, например, углеродистую сталь целесообразно сваривать в смеси их углекислого и инертного газов.
5. Выбор диаметра электрода в зависимости от ширины шва. Когда диаметр электрода намного меньше, то придется совершать поперечные движения, имеющие большую амплитуду. Образование подрезов при этом становится неизбежным. Если уменьшение шва невозможно, то сваривать его следует за несколько проходов.
6. Чтобы избежать перегрева, ток выбирают в соответствии с толщиной материалов.
7. Сварку следует осуществлять короткой дугой.
8. Выбранная скорость не должна изменяться.
9. Угловые швы выполнять методом “лодочкой”.
10. Применение инверторов уменьшает появления подрезов.

Образованию трещин способствует повышенное содержание углерода в расплавленном металле, а также кремния, никеля и особенно вредных примесей серы, фосфора и водорода.

Причинами образования трещин чаще всего является несоблюдение технологии и режимов сварки. Это может проявляться, например, в неправильном расположении швов в сварной конструкции, что приводит к высокой концентрации напряжений. Большие напряжения в сварных конструкциях могут возникнуть также при несоблюдении заданного порядка наложения сварных швов.

Подрез сварного шва устраняют путем очищения от загрязнений и шлаков, а затем завариванием тонким швом. После контроля устранения соединение может быть направлено на доработку. Исправлять участок допустимо ограниченное количество раз. Если размеры подрезов не превышают пределы, указанные в нормативных документах, то изделие может быть введено в эксплуатацию.

Превышение выпуклости

Бывает в стоковых и угловых швах. У стокового шва обозначение 502, а у углового – 503.

Дефект представляет собой чересчур большое количество наплавки. На ответственных конструкциях дефект недопустим. Причинами появления служат: низкая скорость, неправильно выбранный режим, недостаточная предварительная подготовка, неудобное расположение шва. Превышающую нормы выпуклость удаляют методом шлифования.

Превышение проплава

К внешнему признаку при визуальном контроле относится чересчур большая выпуклость на корне шва.

Наиболее вероятная причина – плохая подготовка кромок к сварке, а также наличие разного химического состава свариваемых материалов.

Наплыв

Несмотря на вроде бы знакомое слово, необходимо разъяснение, что такое наплыв в сварке.

По сути, наплыв – это избыток металла после того, как произошло натекание на основной материал. При этом сплавления наплыва с основным металлом не осуществляется. Наплыв хорошо виден при внешнем осмотре. Бывает местным и протяженным. Оставлять этот дефект можно только для конструкций, не имеющих особой важности. Излишек металла устраняют методом шлифовки.

Линейное смещение

Другое название – депланация. Обозначение 507. Заключается в наличие смещения в плоскостях параллельных, но находящихся на разных уровнях.

Применение на конструкциях ответственного значения линейное смещение недопустимо.

Угловое смещение

Дефект является отклонением от нужного угла межу двумя свариваемыми элементами.

Натек

Название этого сварочного дефекта достаточно красноречиво и в особых объяснениях не нуждается. Существует градация в зависимости от пространственного положения: горизонтальном, вертикальном, нижнем, потолочном. А также натек, находящий в углу шва и в соединении нахлестом.

Наиболее часто ему подвержены горизонтальные швы на вертикальной поверхности.

Прожог

Когда в сварочной ванне содержится чересчур большое количество раскаленного металла, он начинает вытекать из нее. При попадании на шов в нем образуются отверстия – то, что называют прожогом. Внешне он выглядит как полость или сквозное отверстие.

В местах, где имеется прожог сварного шва, окислившийся металл приобретает рыхлость, а плотность его понижается, что не идет на пользу сварному соединению. Такой дефект характерен для тонких стенок и первого слоя в многопроходных соединениях.

Причинами возникновения прожога являются:

• неоднородность металла;
• большая скорость процесса;
• большие зазоры;
• нарушение техпроцесса;
• низкая квалификация исполнителя.

Выявить прожег можно визуальным осмотром. Исправление прожогов происходит путем их вырубки, зачистки и заваривания.

Отсутствие симметрии углового шва

Такой вариант признается дефектом, если разница между катетами имеет значительную величину. Характерен для сварки металлов, обладающих разной теплопроводностью. Неудобное положение при сварке также может спровоцировать появление асимметрии. Допускается для неответственных конструкций. Чтобы выровнять катеты на меньшем из них делают подварку.

Неравномерность шва

Заметна при внешнем контроле. Может возникнуть при колебании напряжения, длинной дуге, изменении направления электрода. Чтобы ликвидировать этот дефект более узкие места подваривают, а широкие шлифуют.

К остальным дефектам этой группы относятся: неровная поверхность шва, вогнутость корня, наличие пор в корне, неровность в месте, где сварка была прекращена, а потом продолжилась.

Прочие дефекты

Группа под номером 6, в которой находятся все дефекты, не нашедшие себе место в предшествующих группах. Их общее обозначение – 600.

Случайная дуга

Является местным повреждением поверхности металла, которая прилегает к сварному шву. Случайной названа потому, что вызывается непреднамеренным и непредусмотренном горении дуги.

На ответственных конструкциях является недопустимой, поскольку в дальнейшем при эксплуатации изделия может возникнуть коррозия. Для устранения место ожога зачищают методом шлифования.

Брызги металла

Во время сварки на поверхность материала попадают брызги расплавленного металла и застывают там. Они портят внешний вид соединения. Особенно это важно, когда сваривают такие изделия, как металлическую мебель. Появление брызг возможно при высоком значении тока, длинной дуги. В качестве предупреждения появления этого дефекта производят нанесение на поверхность материала защитного покрытия. Исправляется с помощью шлифовального инструмента. Частным случаем являются брызги вольфрама.

Поверхностные задиры

Появляются при удалении приспособлений, временно закрепленных на металле.

Задир может стать причиной возникновения трещины, особенно, если материал обладает низкой пластичностью. На неответственных конструкциях допустимы. Исправляется зачисткой с помощью шлифовки.

Утонение металла

Дефектом является изменение толщины металла в сторону уменьшения.

Является недопустимым, поскольку при его наличие происходит уменьшение прочности. Изъян хорошо виден, но для уточнения размеров делают измерения. Для ликвидации выполняют наплавку и производят зачистку.

Критичность дефектов

Помимо того, что надо знать дефекты сварных соединений и причины их возникновения, необходимо быть в курсе того, какое влияние они оказывают в дальнейшем на всю конструкцию при ее эксплуатации. Полная классификация дефектов сварных соединений содержит сведения об их критичности. Под этим словом понимается, допустимо ли применение конструкции с обнаруженным дефектом для эксплуатации, необходимо ли предварительное исправление или эксплуатация невозможна в принципе.

Многое зависит от условий, в которых будет использоваться конструкция. Так, например, один и тот же дефект не окажет особого влияния, если изделие будет находиться в помещение, и приведет к разрушению при эксплуатации на улице во время неблагоприятных погодных условиях. Поэтому вопрос, заданный в форме “допускаются ли подрезы сварных швов”, будет некорректным. Необходимо точно указать, где планируется использовать конструкцию с таким дефектом.

Допустимые дефекты сварных соединений, как правило, предполагают их исправление. Разработаны многочисленные способы их устранения. Недопустимые дефекты сварных соединений исправлению не подлежат. Часто в требованиях упоминается “ответственность”. Это означает, что конкретный дефект не может применяться только в ответственных конструкциях, в других его использование возможно.

По значимости виды дефектов сварных разделяются на:

• критические;
• значительные;
• малозначительные.

Это разделение, в частности, оказывает влияние на выбор метода контроля. Для малозначительных дефектов применять дорогое оборудование нецелесообразно. Зато затраты на критические будет экономически оправданы. Имеет значение и квалификация контролера. Начинающим следует поручить исследование незначительных изъянов.

Дефекты при сварке будут влиять на работоспособность всей конструкции. Поэтому при решении вопроса о годности сварного шва необходимо учесть все факторы, влияющие на допустимость его применения. Во внимание принимаются напряжения, которые возникнут в конструкции, физические характеристики материалов, условия эксплуатации, функции изделия. Основные дефекты сварных швов, признанные допустимыми, подлежат измерению, чтобы правильно выбрать оборудование и режимы на нем.

Интересное видео

обнаружение и способы их устранения

Сварка – один из самых востребованных процессов металлообработки, позволяющий в самых разных конструкциях соединять стальные детали. В связи с химической неоднородностью металлических поверхностей, кристаллизацией металлов при создании сварного шва, взаимодействии образующего в сварочной ванне жидкого металла с твердыми частицами детали и по ряду других причин нередко в процессе сварки возникают дефекты. Наличие их не только понижает качество готовой конструкции, но также делает ее дальнейшую эксплуатацию опасной для жизни.

Если при проведении контроля качества обнаружены изъяны, влияющие на прочность и надежность изделия, то исправление дефектов сварки в таких случаях является обязательным мероприятием.

Какие дефекты возникают при сварочных работах

В зависимости от причин возникновения, размеров, форм и места размещения на шве различают разные виды дефектов. Чтобы понять какие способы устранения дефектов сварных соединений будут наилучшими, вначале нужно определить их вид и почему они возникли.

Согласно классификации по ГОСТу 30242-97 выделяют следующие группы дефектов:

• трещины в сварочных швах, которые могут быть поперечными, продольными, радиальными и другими;
• нарушение формы шва за счет образования натеков, подрезов, прожогов, выпуклостей, смещений и других изъянов;
• наличие в месте сварки пор, полостей, свищей, кратеров. Они могут скопляться на одном участке или же распределяться по всему шву равномерно;
• непроваренные участки и несплавленные кромки;
• наличие твердых (оксидных, металлических, шлаковых) вкраплений и включений в сварном шве.

По месту расположения дефекты разделяются на внутренние, наружные и сквозные. Конкретное цифровое обозначение классификатором установлено на все образующиеся дефекты сварных соединений и способы их устранения выбираются в соответствии проставленных в местах их присутствия номеров.

Методы обнаружения дефектов

После проведения сварочных работ полученный шов должен проверяться на наличие или отсутствие брака. Только так можно понять требуется или нет устранение дефектов сварки.

Способы для выявления бракованных участков применяют разные:

• визуальный осмотр. Результат будет более точным, если осмотр проводить с применением приборов с увеличительным эффектом;
• магнитный метод, при котором брак определяется степенью искажения волн;
• дефектоскопия. На наличие недостатков указывает изменение цвета сварного соединения после контакта поверхностей со специальным идентифицирующим составом, например, керосином;
  
• исследование ультразвуком. Проводится с помощью дефектоскопа, брак определятся по звуковым волнам посредством измерения их отражения;
• радиационный способ. Сварные соединения просвечиваются рентгеном, в результате все детали дефекта видны на полученном снимке.

Качество полученных в процессе сварки соединений обозначается маркировкой. У каждого профессионального сварщика есть собственное клеймо, которое он ставит на участке выполнения сварки.

Устранение дефектов сварки

Если в ходе контрольных испытаний обнаружен недопустимый для безопасной эксплуатации конструкций брак, то неизбежным процессом является устранение дефектов сварных соединений.

Для ликвидации выявленных недостатков используются следующие методы устранения дефектов сварных швов:

• непровары, сторонние включения, небольшие внутренние трещины подлежат механической вырубке или полной зачистке, после чего проводится повторное сваривание;
• ликвидация крупных и глубоких трещин осуществляется посредством заварки после предварительной их механической зачистки или сверления;
• заварка тонкими слоями или наплавка используется для устранения подрезов и неполных швов;
  
• наплывы уничтожаются механическим путем с применением абразивного инструмента;
• термической обработкой устраняется перегрев металла.

Это основные способы исправления дефектов сварных соединений, которые используются для ликвидации брака. После исправления конструкции повторно проходят контрольные испытания и только при полном отсутствии изъянов разрешается их дальнейшая эксплуатация.

Особенности исправления дефектов

Если выполненные с применением сварки конструкции не соответствуют техническим условиям по причине наличия брака, то здесь важно не только правильно выбрать способы устранения дефектов сварных швов, но также безошибочно выполнить все необходимые действия.

В стальных изделиях бракованные сварные швы исправлять следует плазменно-дуговой резкой или строжкой, после чего эти участки обрабатываются абразивными кругами. Наплавкой ниточного шва ликвидируются подрезы, при этом выполняется наплавка по всей длине дефекта. При исправлении неровностей и наплывов механическим способом нужно следить за общим сечением и не допускать его занижения.

Перед тем как исправляются свищи в сварном шве необходимо сперва провести вырубку, тщательно зачистить образовавшуюся полость и после этого повторно заварить изделие.

Чтобы качественно ликвидировать дефекты сварных швов и способы их устранения провести эффективно, то следует соблюдать несколько простых правил:

• длина исправляемого участка должна превышать длину дефекта;
• ширина вырубки должна быть такой, чтобы максимальный размер нового шва не превышал более чем в два раза его ширину до ликвидации дефекта;
• на поверхностях выборок не должно присутствовать никаких заусенцев и острых углублений, очертания должны быть плавными и без резких выступов;
• при выполнении заварки на прилегающих к дефекту участках нужно обеспечить перекрытие основного металла.

В конструкциях из титана, алюминия и сплавов этих металлов ликвидацию дефектов разрешается выполнять только механическими методами: резкой или абразивной шлифовкой. В некоторых случаях допускается вырубка.

Если при повторном контроле снова будут обнаружены бракованные участки, то такие конструкции опять подлежат исправлению. На одном и том же участке сварного шва количество исправлений не должно превышать трех, в противном случае металлоконструкция выполняется с нуля.

Интересное видео

Дефекты сварных швов и соединений. Способы их устранения

От качества сварки зависит дальнейшая эксплуатация конструкции, поэтому дефекты сварных соединений не допускаются. Возникновению дефектов способствует множество факторов, например:

• нарушение технологии работ;
• халатность;
• невысокая квалификация сварщика;
• применение неисправного оборудования;
• производство работ без надлежащей подготовки, в неблагоприятных погодных условиях.

Различают допустимые и не допустимые значения дефектов сварных швов от степени снижения технических параметров изделия по прочности. При допустимых нарушениях исправление дефектов сварки не производится, во втором случае их устранение необходимо. Пригодность изделия к эксплуатации, определение соответствия шва нормам производится по ГОСТ 30242-97.

Виды дефектов сварки

Правильный сварочный шов подразумевает однородность состава основного и присадочного материала, образование нужной его формы, отсутствие трещины, непровара, наплыва, наличием чужеродных веществ. Различают следующие виды дефектов сварных соединений:

• наружные;
• внутренние;
• сквозные.

Что собой представляют наружные дефекты?

Наружные дефекты сварных швов и соединений обнаруживаются визуально. Нарушения режима сварки, не соблюдение точности направления и движения электрода из-за спешки или безответственности сварщика, колебания напряжения электричества при производстве сварочных работ приводят к образованию шва неправильного размера и формы.

Характерными признаками наружного вида брака являются: различие ширины продольных швов и катетов угловых, резкость перехода от основной стали к наплавленной.

При ручном способе сварки нарушения происходят вследствие ошибок в подготовке кромок, пренебрежения режимом и скоростью сварки, отсутствия своевременного контрольного обмера. Дефекты сварных швов и причины их образования при ведении автоматического или полуавтоматического способа сварочных работ кроются в чрезмерных скачках напряжения электричества, ошибках в режиме. Различают следующие наружные виды дефектов сварных швов:

Трещины швов бывают горячие и холодные, продольные, поперечные, радиальные. Первые из них имеют место при применении высоких температур от 1100 до 1300°С, воздействующих на свойства металла в плане снижения пластичности, появления деформаций растяжения. Этот вид дефектов сварных швов сопровождается увеличением в составе стали нежелательных химических элементов. Холодные трещины могут появляться при температуре до 120°С во время остывания, позже – под воздействием нагрузок во время эксплуатации. Причиной данного вида брака может стать снижение прочности стали из-за сварочных напряжений или присутствие растворенных атомов водорода.

Трещина в сварочном шве

Подрез характеризуется наличием углубления между сплавленной и основной сталью. Этот вид дефекта сварочного шва встречается больше других. Увеличение напряжения дуги при быстрой сварке, приводит к утончению толщины стали, снижению прочности. Более глубокая проплавка одной из кромок является причиной стекания жидкой стали на другую поверхность, из-за чего канавка сварки не успевает заполниться. В данном случае, дефекты сварки и способы их устранения определяются визуально. Недостатки в работе устраняются путем зачистки, с последующей переваркой.

Подрез сварочного шва

Наплыв возникает, когда сплавленный металл натекает на поверхность основной стали без образования однородной массы с ним. Этому виду брака характерно образование очертания шва без обретения достаточной прочности, что сказывается в общей выносливости металла. Причина брака в применении низкого напряжения дуги, наличие окалин на кромках частей, натекание проплавленной стали при сварке горизонтальных швов, когда поверхность свариваемых конструкций вертикальна. Чрезмерно медленная сварка также приводит к образованию наплывов, из-за появления излишек расплавленного металла.

Наплыв

 Кратеры появляются из-за резкого отрыва дуги. Они имеют вид углублений, где может образоваться непровар, рыхлость материала с усадочным свойством, приводящим к появлению трещин. Кратеры возникают из-за погрешностей сварщика. Так как кратер обычно является причиной появления трещин, из-за чего не допускается, при его обнаружении следует зачистить, затем заваривать повторно.

Образовавшийся кратер в сварочном шве

Свищи имеют вид воронок с углублением на теле шва. Они образуются из раковин или пор достаточно больших размеров, при недостаточной подготовке поверхности элементов сварки и присадочной проволоки. Данный вид дефекта также можно увидеть при визуальном осмотре и подлежат немедленному устранению.

Типичные воронки свища

Внутренние дефекты сварочных швов

Внутренние недостатки сварки визуально обнаружить невозможно. Обычно появляются из-за нарушения технологического процесса сварки и не надлежащего качества материала. При внутренних дефектах также могут появиться трещины, но они не видны или малы, но со временем могут раскрыться. Скрытые трещины опасны тем, что их трудно обнаружить, а напряжение может возрастать постепенно, и может привести к скоротечному разрушению конструкции, поэтому чрезмерно опасны. Причиной брака могут быть огромные напряжения, быстрое охлаждение при использовании углеродистых и легированных сталей. Наиболее распространенные виды данного рода дефектов следующие:

 Непровар происходит при недостаточном сплавлении свариваемых частей шва на местах. Причина кроется в ненадлежащей подготовке кромок, связанных с наличием ржавчины, окалины, недостатком зазора и притуплением кромок. Кроме этого, спешка и быстрая скорость ведения сварки, малая сила тока или смещение электрода от оси шва тоже могут привести к непровару шва. Из-за уменьшения сечения сварного шва появляется концентрация напряжений, что отражается в снижении прочности соединений, которая составляет при вибрационных нагрузках до 40%, а большие участки непроваров – до 70%. При превышении допустимых значений требуется зачистка шва и ее переварка.

Непровар и незаполнение

Поры – это свободные пространства сварного шва, заполненные газом, преимущественно, водородом. Причиной этого вида брака является наличие чужеродных примесей в свариваемых материалах, сырость, недостаточная защита сварочной ванны. При превышении допустимых концентраций пор сварочный шов подлежит переварке.

Поры в сварном шве

Кроме этого, можно отметить шлаковые, вольфрамовые, оксидные включения, также возникающие при нарушении технологии сварочного процесса.

Сквозные дефекты

Этот вид брака подразумевают наличие пор, проходящих через всю толщину сварки, также обнаруживаются визуально. Преимущественно возникают при ведении сквозной сварки. При данном виде дефекта возможно появление прожогов и трещин.

Прожог

Прожог возникает от применения большого тока и медленной сварки. Причина – чрезмерная открытость зазора у кромок, неплотное прилегание подкладок, вследствие чего происходит утечка сварочной ванны. Проверка шва на наличие брака проводится визуально, при его превышении допустимой нормы, требуется зачистка и переварка сварки.

Методы обнаружения, контроля и устранения дефектов

Чтобы обнаружить дефекты сварного шва применяются следующие способы:

1.  визуальный осмотр – проводится с применением увеличительных приборов;
2.  цветная дефектоскопия – основан на изменении цвета специального материала при соприкосновении с текучим материалом, например, с керосином;
3. магнитный метод – измерение искажения магнитных волн;
4.  ультразвуковой метод – применение ультразвуковых дефектоскопов, измеряющих отражение звуковых волн;
5.  радиационный метод – просвечивание сварных швов рентгеном и получение снимка со всеми деталями дефекта.

Для обеспечения качества сварного шва проводится маркировка и клеймение. Каждый сварщик ставит свое клеймо на своем участке сварки.

При обнаружении брака необходимо провести устранение дефектов сварки. Для этого применяют следующие виды работ:

• заварка – используют для ликвидации крупных трещин, предварительно подготовив трещину сверлением и зачисткой при помощи зубила или абразивного инструмента;
•  внутренние мелкие трещины, непровары и включения подлежат полной зачистке или вырубке с повторной сваркой;
•  неполные швы и подрезы сварного шва устраняют наплавкой или заваркой тонкими слоями;
•  удаление наплывов производят механическим путем с помощью абразивного инструмента;
•  перегрев металла устраняют путем термической обработки.

Оценка дефектов сварных швов – журнал Fab Shop

Инспекторы по сварке могут измерить глубину поднутрения, размер канавки, размер скругления и степень вогнутости или выпуклости скругления с помощью таких датчиков. Фото: EWI.

Дефекты сварных швов могут быть, мягко говоря, проблемными. Плохой сварной шов может вызвать отказ компонентов. Это может привести к дорогостоящим простоям и переделкам, а также навредить репутации компании.

Несколько месяцев назад Дэйв Алми, инженер-сварщик Miller Electric Mfg.Co., рассмотрела распространенные проблемы сварных швов в статье «Устранение дефектов сварных швов» и объяснила некоторые из этих разочарований. Алми не только выявил эти часто возникающие проблемы в истории, опубликованной в мартовском выпуске FAB Shop за 2015 год, но и разработал простые способы их устранения.

Следование совету Алми может в первую очередь устранить многие из этих распространенных дефектов сварных швов, но для уверенности в отсутствии проблем вам может потребоваться испытание или оценка сварного шва.В некоторых случаях эти усилия должны быть предприняты для удовлетворения требований заказчика. В других случаях тестирование может быть внутренней стандартной рабочей процедурой.

А какой тест выбрать? FAB Shop обратилась к Рут Сандерман, инженеру-проектировщику группы неразрушающей оценки (NDE) в EWI, ранее известном как Институт сварки Эдисона, ДЕФЕКТЫ СВАРКИ, и попросила ее рассмотреть несколько различных дефектов сварных швов и определить лучший метод испытаний для конкретного сценария сварки.

Стажер EWI Кейт Намола выполняет ультразвуковое тестирование на 1-дюймовой.сварная пластина с частотой 5 МГц под углом 45 градусов. UT – это метод обнаружения, который обычно использует звуковые волны в диапазоне частот 1–10 МГц. Фото: EWI.

FAB Shop: Пористость – распространенный дефект сварных швов. Он может образовываться во многих типах материалов – от алюминия до гальванизированной и углеродистой стали – и является результатом захвата газа в металле сварного шва. Пористость может появиться в любой точке сварного шва, по его длине, а также внутри (под поверхностью) или снаружи сварного шва. Как лучше всего проверить пористость, особенно с учетом множества материалов и возможных мест возникновения проблемы?

Рут Сандерман : Когда есть желание обнаружить объемные дефекты, такие как пористость, рентгенография является областью неразрушающей оценки (NDE) с наилучшими шансами обнаружения.С точки зрения инспекции, рентгенография включает в себя рентген и гамма-излучение, а также все связанные с этим методы, такие как рентген в реальном времени, компьютерная рентгенография, компьютерная томография (КТ) и даже переносной рентгеновский снимок. Тип используемой рентгенографии зависит от того, что вы собираетесь обследовать. Независимо от выбранного метода размер детали, геометрия и плотность являются факторами, которые необходимо учитывать при использовании рентгенографии. Очень плотные материалы, такие как свинец и некоторые высокопрочные сплавы, поглощают рентгеновское излучение, что делает невозможным получение изображений, но эти материалы могут быть полезны для ограничения радиационного облучения персонала, который может проводить эти испытания.

Что касается размера, очень толстые детали (максимальная толщина зависит от материала) не могут быть проверены, потому что они также будут поглощать излучение, необходимое для выполнения проверки. Геометрия, которую вы хотите проверить, является важным фактором, потому что сложная геометрия может сделать дефекты неразличимыми и, следовательно, невозможными для обнаружения. Имейте в виду, что рентгеновский снимок объединяет все особенности трехмерного объекта в двухмерное изображение. Если единственная проблема – сложная геометрия, лучшим вариантом будет КТ.CT предоставляет реконструированную модель вашей детали, дефектов и всего остального, основанную на рентгеновских лучах, собранных во время обзора детали на 360 градусов.

Получившуюся реконструированную модель можно просматривать со всех сторон внутри и снаружи. Внутренние части детали можно просматривать, не разрушая ее, используя трудоемкие процессы резки и полировки, и не опасаясь пропустить целевой дефект.

Если невозможно использовать методы радиографического контроля, хорошей альтернативой может быть ультразвуковой контроль (УЗ).UT может пропустить отдельную пору, если она очень мала, но скорее всего будет обнаружена группа пор.

Этот портативный автономный прибор предназначен для создания магнитного поля в ферромагнитных материалах для обнаружения поверхностных дефектов, таких как кратерные трещины в сварном шве. Фото: EWI.

FAB Shop: Несмотря на то, что они часто используются взаимозаменяемо, холодный притир и отсутствие плавления являются двумя отдельными проблемами при сварке. Отсутствие плавления возникает из-за того, что металл сварного шва не может полностью сплавиться с основным металлом или с предыдущим сварным швом в многопроходных приложениях.Холодный нахлест возникает, когда сварной шов выходит за пределы кромки сварного шва. Как бы вы их протестировали и исследовали?

Sunderman: Для любого из этих дефектов можно использовать рентгеновский снимок, но предпочтительнее ультразвуковой контроль. Ультразвуковой контроль или ультразвуковой контроль, который обычно называют UT, – это метод обнаружения, который обычно использует звуковые волны в диапазоне частот от 200 кГц до приблизительно 20 кГц. Для большинства промышленных приложений обычно используется частота 1–10 МГц. Эти звуковые волны генерируются преобразователем и проходят через любой материал, который вы хотите исследовать, отражаются от поверхностей деталей, трещин или разнородных материалов и возвращаются обратно в преобразователь, предоставляя информацию о размере и расположении этих элементов.Холодные притирки и отсутствие плавления [возникают] на хороших плоских поверхностях, которые достаточно хорошо отражают звук. Контроль сварных швов обычно выполняется путем подачи звуковых волн под углом, например, 45, 60 или 70 градусов, чтобы звуковые волны имели возможность сильно отражаться от дефектов в нескольких направлениях и в местах, которые может быть трудно обнаружить. с помощью рентгена. Единственные типы дефектов, с которыми UT может столкнуться с некоторыми проблемами при обнаружении, – это небольшие изолированные поры, потому что сферические дефекты имеют тенденцию больше рассеивать звук, чем отражать его.

Тем не менее, некоторые звуки часто отражаются, и наличие группы пор имеет еще больше шансов обнаружить. Один специальный метод ультразвукового исследования, называемый времяпролетной дифракцией (TOFD), может быть очень эффективным при обнаружении пор.

Отсутствие плавления является результатом того, что металл сварного шва не может полностью сплавиться с основным материалом или с предыдущим сварным швом в многопроходных приложениях. Этот увеличенный вид сбоку сварного шва (вверху) показывает, где сварной шов и основной материал не сплавились.Фото: Miller Electric

Пористость, как показано здесь (выше), является одним из наиболее распространенных дефектов сварных швов. Он может появиться в любой точке сварного шва, по его длине, а также внутри (под поверхностью) или снаружи сварного шва. Фото: Miller Electric

Химические вещества, используемые для жидкостного проникающего контроля (LPI). Фото: EWI.

FAB Shop: Как насчет прожигания? Это происходит, когда металл сварного шва проникает сквозь основной материал.Материалы толщиной менее 1/8 дюйма или около 12 калибра особенно подвержены прожогу.

Sunderman: Прожиг обычно можно обнаружить при визуальном осмотре. В стандартах контроля сварных швов будет описано, сколько разрешено для сварного шва, если таковое имеется.

FAB Shop: При использовании различных присадочных металлов могут появиться чрезмерные брызги. Этот дефект возникает, когда сварочная ванна выталкивает расплавленный металл и разбрасывает его по валику сварного шва, в результате чего расплавленный металл плавится с основанием.

Sunderman: Чрезмерное разбрызгивание обычно можно обнаружить с помощью визуального осмотра или даже с помощью рентгенографии. Стандарты контроля сварных швов могут определять, какое количество брызг считается «чрезмерным», если есть какие-либо сомнения.

FAB Shop: Слишком вогнутые или слишком выпуклые сварные швы могут нарушить целостность готового изделия и в некоторых случаях могут считаться дефектом сварного шва. Как бы вы справились с этими проблемами?

Sunderman: Хотя вогнутые и выпуклые сварные швы можно определить с помощью рентгенографии, они обычно измеряются с помощью визуального контроля.Контрольно-измерительные приборы используются инспекторами сварки, чтобы измерить, насколько вогнутый или выпуклый сварной шов, и является ли это приемлемым в соответствии со стандартами контроля для конкретных типов сварных швов.

FAB Shop: Кратерные трещины – это небольшие трещины, которые образуются в конце сварного шва. Они могут возникнуть во время любого сварочного процесса и иногда называются усадочными трещинами. Этот дефект сварного шва возникает, когда кратер сварного шва не был полностью заполнен при завершении прохода; сварочная ванна затвердевает, и центр кратера отходит от центра сварного шва.Это особенно часто встречается при сварке алюминия.

Сандерман: Рентген и УЗИ могут обнаружить трещины кратера, если глубина трещины достаточна для обнаружения. Для мелких поверхностных трещин следует рассмотреть другие неразрушающие методы, такие как визуальный, жидкостный проникающий контроль (LPI), магнитопорошковый контроль (MPI) или вихретоковый контроль.

FAB Shop: С какими еще дефектами сварочных материалов вы часто сталкиваетесь?

Sunderman: Иногда на поверхности сварного шва могут образовываться мелкие трещины.Их можно обнаружить с помощью LPI или MPI. Эти методы дешевле и проще в исполнении, но они ограничены недостатками, которые нарушают поверхность.

Кроме того, вихретоковый контроль можно использовать для быстрого и надежного обнаружения очень мелких дефектов поверхности, но этот метод более дорог с точки зрения начальных затрат на оборудование и требует большего опыта оператора, чем два предыдущих.

Другой распространенный дефект – непровар или неполное проникновение. Этот дефект обычно можно обнаружить с помощью визуального, ультразвукового или рентгеновского контроля.

В сварных швах с плотной посадкой эффективными методами контроля также могут быть проникающая жидкость, магнитные частицы и вихревые токи.

EWI

Miller Electric

Что такое дефекты сварки – типы, причины и способы устранения? – Мастер сварки

Что такое дефекты сварки?

Дефекты сварки можно определить как неровности, образовавшиеся в данном металле сварного шва из-за неправильного процесса сварки или неправильных схем сварки и т. Д. Дефект может отличаться от желаемой формы, размера и предполагаемого качества сварного шва.Дефекты сварки могут возникать как снаружи, так и внутри металла шва. Некоторые из дефектов могут быть разрешены, если дефекты находятся в допустимых пределах, но другие дефекты, такие как трещины, никогда не принимаются.

Типы

Дефекты сварки можно разделить на два типа: внешние и внутренние дефекты:

Внешние дефекты сварки:

1. Трещина при сварке
2. Выточка
3. Брызги
4. Пористость
5.Перекрытие
6. Кратер

Внутренние дефекты сварки:

1. Включения шлака
2. Неполное плавление
3. Растрескивание ожерелья
4. Неполностью заполненная канавка или неполное проникновение

Наружные дефекты сварки

Различные типы внешних дефектов с указанием их причин и способов устранения перечислены ниже:

1. Трещина при сварке

Это самый нежелательный дефект из всех сварочных дефектов.Сварочные трещины могут присутствовать на поверхности, внутри сварочного материала или в зонах термического влияния.

Трещина также может появиться при разных температурах:

Горячая трещина – Она более заметна во время кристаллизации сварных швов, где температура может подниматься более чем на 10 000 градусов Цельсия.

Холодная трещина – Трещина этого типа возникает в конце процесса сварки при довольно низкой температуре. Иногда холодная трещина видна через несколько часов после сварки или даже через несколько дней.

Причины трещин при сварке:

1. Низкая пластичность данного основного металла.
2. Наличие остаточного напряжения может вызвать трещину на металле сварного шва.
3. Жесткость соединения, затрудняющая расширение или сжатие металлов.
4. При высоком содержании серы и углерода также могут появиться трещины.
5. Использование водорода в качестве защитного газа при сварке черных металлов.

Средства от трещин сварного шва:

1. Использование подходящих материалов может снизить вероятность появления трещин.
2. Предварительный нагрев сварного шва и снижение скорости охлаждения соединения помогает уменьшить образование трещин.
3. Уменьшите зазор между сварными швами, используя сварные швы разумного размера.
4. Во время сварки медленно снимается зажимное усилие, что увеличивает заполнение сварочного материала.

Также читают:

2. Выточка

Когда металлическая основа плавится вдали от зоны сварного шва, образуется бороздка в форме надреза, тогда этот тип дефекта известен как поднутрение.Снижает усталостную прочность сустава.

Причины поднутрения:

1. Если напряжение дуги очень высокое, может возникнуть этот дефект.
2. Если мы используем неправильный электрод или если электрод неправильный угол наклона, то также может образоваться дефект.
3. Также не рекомендуется использовать большой электрод.
4. Высокая скорость вращения электродов также является одной из причин этого дефекта.

Средства от выточки:

1. Уменьшите длину дуги или понизьте напряжение дуги.
2. Держите электрод под углом от 30 до 45 градусов к стоячей ноге.
3. Диаметр электрода должен быть небольшим.
4. Уменьшите скорость перемещения электрода.

3. Брызги

Когда капли металла выходят из сварного шва и остаются прилипшими к поверхности, этот дефект называется разбрызгиванием.

Причины разбрызгивания:

1. Причиной этого дефекта может быть высокий сварочный ток.
2. Чем длиннее дуга, тем больше шансов получить этот дефект.
3. Неправильная полярность.
4. Неправильная газовая защита также может вызвать этот дефект.

Средства от брызг:

1. Уменьшение длины дуги и сварочного тока.
2. Соблюдайте полярность и в соответствии с условиями сварки.
3. Увеличение угла наклона пластины и использование надлежащей газовой защиты.

4. Пористость

Пористость в условиях, когда газ или маленькие пузырьки остаются в зоне сварки.

Причины пористости:

1.Это происходит, когда электрод не покрыт должным образом.
2. Использование более длинной дуги также может увеличить ее шансы.
3. Повышенные сварочные токи.
4. Ржавчина или масло на сварочной поверхности.

Средство от пористости:

1. Правильный выбор электрода.
2. Уменьшение сварочного тока.
3. Использование дуги меньшего размера и замедление процесса для выхода газов.
4. Удалите ржавчину или масло с поверхности и используйте соответствующую технику.

Также читают:

5.Перекрытие

Этот дефект возникает, когда поверхность сварного шва выходит за пределы носка сварного шва. В этом состоянии металл шва скатывается и образует угол менее 90 градусов.

Причины совпадения:

1. Неправильная техника сварки.
2. Этот дефект может возникнуть при использовании больших электродов.
3. Большой сварочный ток

Средства от перекрытия:

1. Использование надлежащей техники сварки.
2. Используйте небольшой электрод.
3. Меньший сварочный ток.

6. Кратер

Это происходит, когда кратер не заполняется до разрыва дуги, в результате чего внешние края охлаждаются быстрее, чем кратер. Это вызывает напряжение, а затем образуется трещина.

Причины кратера:

1. Неправильный угол резака.
2. Использование большого электрода:
3. Неправильная техника сварки

Средства от кратера:

1. Использование резака под правильным углом может снизить нагрузку на металл.
2. Использование небольшого электрода также может уменьшить кратер.
3. Используйте правильную технику.

Внутренние дефекты сварки

Различные типы внутренних сварочных дефектов с указанием их причин и способов устранения перечислены ниже:

1. Шлаковые включения

Если в сварном шве присутствует шлак, это влияет на ударную вязкость и свариваемость данного материала. Это снижает структурные характеристики сварочного материала. Шлак образуется на поверхности сварного шва или между сварочными витками.

Причины шлака:

1. Шлак образуется, если плотность сварочного тока очень мала, так как он не обеспечивает необходимое количество тепла для плавления металлической поверхности.
2. Слишком высокая скорость сварки может привести к образованию шлаков.
3. Если кромка поверхности сварного шва не очищена должным образом, также может образоваться шлак.
4. Неправильный угол сварки и скорость перемещения сварочного стержня.

Средства от включения шлака:

1. Увеличьте плотность тока
2.Отрегулируйте скорость сварки так, чтобы шлак и сварочная ванна не смешивались друг с другом.
3. Очистите кромки сварного шва и удалите шлаки от предыдущих слоев сварного шва.
4. Обеспечьте правильный угол наклона электрода и скорость перемещения.

2. Неполное слияние

Неполное сплавление происходит, когда сварщик не выполняет точную сварку материала, и металл предварительно затвердевает, что приводит к образованию зазора, который не заполняется расплавленным металлом.

Причины неполного сращения:

1.Это происходит из-за небольшого тепловложения.
2. Когда сварочная ванна очень большая и идет впереди дуги.
3. Когда угол стыка слишком мал.
4. Неправильный угол наклона электрода и горелки также может привести к неполному сварке.
5. Неправильное положение борта.

Средства от неполного слияния:

1. Увеличение сварочного тока и уменьшение скорости движения помогает устранить вероятность неполного плавления.
2. Уменьшение скорости наплавки.
3. Увеличение угла стыка.
4. Постарайтесь правильно расположить электрод и угол горелки, чтобы края пластины расплавились.
5. Правильно расположите борт, чтобы не было острых краев с другими бортами.

3. Ожерелье Cracking

Это происходит при использовании электронно-лучевой сварки, когда сварной шов не проникает должным образом. Следовательно, расплавленный металл не течет в полость и приводит к растрескиванию, известному как «растрескивание ожерелья».

Причины растрескивания ожерелья:

1.Неправильная техника сварки.
2. Встречается в таких материалах, как сплавы на основе никеля, нержавеющая сталь, углеродистые стали и сплавы олова.
3. Использование высокоскоростной электронно-лучевой сварки

Средства от растрескивания ожерелья:

1. Использование правильной техники сварки снижает вероятность растрескивания ожерелья.
2. Использование подходящих материалов для сварки.
3. Использование постоянной скорости в процессе сварки.
3. Неправильная техника сварки

4. Неполное заполнение канавки или неполное проникновение

Эти дефекты возникают только в стыковых швах, где канавка металла не заполнена полностью.Его еще называют дефектом неполного проникновения.

Причины неполного заполнения канавки:

1. Меньше осаждения металла шва
2. Использование электрода неподходящего размера
3. Неправильная техника сварки

Средства от неполной заполненной канавки:

1. Больше наплавки металла шва.
2. Используйте электрод подходящего размера.
3. Используя правильную технику сварки.

Таким образом, мы перечислили все типы сварочных дефектов, присутствующих в любом производственном процессе.При сварке очень важно удалить все дефекты сварки, присутствующие в заготовке.
Если в сварочном материале будут обнаружены дефекты, то в тяжелых условиях компоненты материала выйдут из строя, что может привести к материальному ущербу, а иногда и к потере жизни.

сварочных дефектов на рентгенограммах pdf

В данной работе мы представляем результаты исследования по обнаружению сварочных дефектов на рентгенограммах с использованием профилей траверсы к сварному шву. Пример пленочного изображения цифровой рентгенографии 3…. Внутренний или корневой подрез – это эрозия основного металла рядом с корнем сварного шва. ПРИ РАДИОГРАФИЧЕСКОМ ИСПЫТАНИИ ВЫЯВЛЯЮТСЯ ДЕФЕКТЫ СВАРКИ. Дефект сварного шва может быть принят или отклонен в зависимости от трех факторов: типа, размера и местоположения дефекта / несплошности. В обычном методе анализ выполняется исключительно рентгеновским инспектором. В этой статье мы описываем систему автоматической классификации чрезмерного проплавления (SXP) металла сварного шва, выступающего через основание сварного шва. 2. Радиографический контроль – это хорошо зарекомендовавший себя метод неразрушающего контроля для обнаружения дефектов подповерхностной сварки.Рентгенографические изображения пленки, представляющие интерес, содержат дефекты сварного шва. Позволяют интерпретировать изображение как Сварочные трещины более значительны, чем другие типы сварочных дефектов, поскольку их геометрия создает очень большую концентрацию напряжений на вершине трещины, что делает их склонными к … На рентгенографическом изображении заметна разница в плотности между двумя частями. Дефекты сварки Трещина – это дефект, возникающий в результате локального разрыва в твердом состоянии, возникающего в результате охлаждения или напряжений.Пористость, вызванная газами, выделяющимися в процессе сварки, и остальная часть дефектов сварки отливок, радиографическая интерпретация Я загрузил файл в формате pdf, и он работает не так, как видео. Что я могу сделать, пожалуйста. Разрешил провести интерпретацию качества сварного соединения с помощью шаблона. Дефекты сварного шва Дефект сварного шва – это любой признак сварного шва, который может снизить качество шва. 10 показано распределение типов дефектов. PDF-файл, созданный с помощью пробной версии pdfFactory Pro www.pdffactory.com ДЕФЕКТЫ СВАРКИ Продольные и поперечные трещины могут возникать в корне или на всех участках сварки, и согласно стандарту AWS D.11 трещина любого размера, находящаяся в любом месте сварки, отклоняется. На первом этапе были реализованы методы обработки изображений, включая уменьшение шума, повышение контрастности, пороговое значение и маркировку, чтобы помочь в распознавании областей сварного шва и обнаружении дефектов сварного шва. В данной статье предлагается метод сегментации изображения для удаления дефектов сварного шва с помощью рентгенографии.Профили были нанесены поперек сварного шва на нескольких радиографических образцах от IIW (Международный институт сварки). обнаруженные дефекты или методы, предполагающие наличие поперечных профилей сварных швов. Всего из 88 рентгенографических изображений сварных швов было извлечено 147 сегментов изображения, охватывающих шесть типов дефектов. репродукции рентгенограмм показывают различные дефекты сварных швов, как они могут появиться на рентгенограмме. В этой статье была реализована автоматическая компьютерная система идентификации для распознавания различных типов сварочных дефектов на радиографических изображениях.В этой статье мы описываем автоматическую систему обнаружения дефектов сварки на радиографических изображениях. Это только при нарушении сплошности… Рис. Металл Дефекты сварного шва F: Пример рентгенографического изображения с дефектами: пористость (круговая) и продольная трещина. Обнаружение и классификация дефектов сварки на радиографических изображениях Обработка радиографических изображений особенно используется для улучшения качества изображения, что упрощает процесс анализа, который состоит из обнаружения и классификации дефектов на пленке.Проявляется в виде светлой непрерывной или, чаще, прерывистой полосы неправильной формы на изображении сварного шва. Все сварные швы содержат особенности или неоднородности. На рентгенографическом изображении он выглядит как темная неправильная линия, смещенная от центральной линии сварного соединения. Пластина сварного шва Цифровое рентгенографическое изображение F: получение рентгенографического изображения сварного шва []. Поэтому каждый сегмент радиографического изображения сварного шва, содержащий дефект, был извлечен вручную по краям сварного шва из необработанного изображения.

Как определить 7 самых опасных сварочных дефектов

Из этого поста вы узнаете

Дефекты сварки – один из наиболее незаметных факторов, по которым актив или оборудование могут подвергаться риску. Весь сварной металл со временем будет уставать и изнашиваться. Из-за использования неправильного процесса сварки или неправильной техники сварки, чем раньше они будут обнаружены, тем легче их отремонтировать и тем меньше риск утечки или разрушения. Даже такая простая вещь, как неполное слияние, может иметь катастрофические последствия.Конструкция сварного шва жизненно важна для любой отрасли.

Возьмем, к примеру, то, что произошло в 1980 году на платформе Александра Л. Килланда. Это считается самой страшной катастрофой в норвежских водах со времен Второй мировой войны, и все это было вызвано «небольшим 6-миллиметровым присадочным швом с плохим профилем, который привел к образованию трещины».

Виды дефектов сварки

Теперь, когда вы знаете, как выявлять дефекты сварки, мы научимся определять, с какими дефектами сварного шва мы имеем дело.Каждый имеет свои особенности и требует разного подхода к ремонту.

Включения шлака

Как выглядит

Сварочный шлак – это форма стекловидного вещества, которая может образовываться как побочный продукт при сварке штангой, дуговой сварке защищенным металлом, дуговой сварке под флюсом, дуговой сварке порошковой проволокой и электрошлаковой сварке, или даже при неправильном сварочном токе во время плавления.

Что это может вызвать

Включения шлака не способствуют прочности или защите металлов после сварки.Их необходимо удалить, так как они являются отходами внутри металла шва. Его удаление необходимо, поскольку оно затруднит осмотр зоны сварного шва, будет иметь плохой внешний вид, его необходимо будет удалить, если потребуется второй слой или проход, и, наконец, для очистки и очистки поверхности от покрытий (краски). или масло.

Причины возникновения

Шлак образуется, когда флюс плавится в сварных швах или поверх них из-за неправильной электродной техники. Нередко некоторые участки врезаются в затвердевший металл, если по какой-то причине он не всплывает в верхнюю часть расплавленного металла, где они будут видны и не повлияют на структурную целостность сварного шва.

Как отремонтировать

Удаление обычно выполняется ручным или электроинструментом. Ручные инструменты обычно включают отбойный молоток.

Мы рекомендуем использовать наши фрезерные диски TFT для очистки поверхности перед подготовкой к сварке. Все фрезерные диски, как для алюминия, так и для стали, можно прикрепить к большинству угловых шлифовальных машин.

Их преимущества включают отсутствие остатков абразива, размазывания, отдачи, отсутствия напряжения в металле из-за перегрева и очень долгий срок службы.Считается, что они идеально подходят для подготовки к сварке.

Пористость

Как это выглядит

Пористость – это наличие полостей в металле сварного шва. Возможные формы:

• распределенная пористость
• поры, разрушающие поверхность
• червоточина
• кратерные трубы

Причины возникновения

Пористость вызывает снижение прочности и в некоторых случаях разрушение из-за усталости.

Причины возникновения

К числу возможных причин пористости при сварке можно отнести:

• Вещества на поверхности, включая влагу, жир, масло и поверхностные загрязнения в целом.
• Плохая газовая защита связана с поглощением азота и кислорода в сварочной ванне.
• Покрытия поверхностей. В процессе сварки может задерживаться большое количество дыма.

Как отремонтировать

Удалите пористость с помощью угловой шлифовальной машины, используя прикрепленное правое колесо. Для взрывоопасных сред мы рекомендуем использовать искробезопасный диск, например фрезерный диск TFT.

Выточка

Как выглядит

Поднутрение – это канавка, оставленная в основном металле, незаполненная металлом сварочного шва во время плавления.Это происходит по линии зазора сварного шва. Это легко заметить по имеющейся конструкции стыка.

Причины возникновения

Распространение и разрушение усталостных трещин.

Причины возникновения

Это явно проблема техники сварки. Если температура слишком высокая около свободных кромок, основной металл предыдущего металла шва, особенно около более тонких и свободных кромок. Это также может быть вызвано неустойчивыми движениями, ошибкой электрода, слишком долгим удержанием дуги, дуговым разрядом или недостаточной остановкой на кончиках сварного шва.

Как отремонтировать

Нужно снять сварной шов шлифовальным кругом. После удаления вы можете начать все сначала.

Трещина при сварке

Как выглядит

Отслоение наплавочного металла или разрыв между основным и присадочным металлами. Типы могут включать продольный, поперечный, кратерный, горловой, зацепной, корневой, под бортик, горячий и холодный

Причины возникновения

Разрушение и распространение кратерной трещины.

Причины возникновения

Некоторые из причин – сборка деталей порта, быстрое охлаждение, загрязнение. Большинство продольных и осевых трещин вызваны неправильным соотношением ширины и глубины, низкой температурой плавления посторонних элементов в основании и вогнутыми поверхностями или даже использованием неправильного электрода.

Как отремонтировать

Есть 2 варианта: строжка угольной дугой или механическое удаление с помощью угловой шлифовальной машины.

Неполное слияние

Как это выглядит

Отсутствие плавления возникает, когда сварной шов не спаивается с основным металлом.

Причины возникновения

Пониженная прочность и провалы.

Причины возникновения

Некоторые из причин неполного слияния:

• Неправильная сварка
• Неспособность во время процесса сварки поднять основной металл или ранее наплавленный металл сварного шва до температуры плавления.
• Скорость движения слишком мала, что позволяет сварному шву катиться по краям. Это приведет к улавливанию шлака между валиком и основным металлом.
• Неправильный угол электрода, из-за которого металл шва проталкивается через шлак.
• Слишком высокая скорость движения или слишком большая сила тока.
• Длина дуги слишком велика, поэтому сварной шов может быть нанесен случайным образом.

Как отремонтировать

Как и все другие дефекты сварки, удалите плохой сварной шов и повторите сварку.

Неполное проникновение

Как это выглядит

Неполное проплавление происходит, когда свариваемая канавка слишком узкая и металл шва не достигает дна сварного шва.

Причины возникновения

Пониженная прочность и отказ. Это похоже на неполное слияние.

Причины возникновения

В основном неправильная подготовка шва, недостаточный подвод тепла, а также несоответствующая смесь защитного газа и диаметр сварочной проволоки. Причиной этого может быть даже неправильная скорость движения.

Как отремонтировать

Неполное проникновение необходимо удалить механическим способом. Используя угловую шлифовальную машину, откройте канавку, чтобы обнажить присадочный металл, который нужно удалить.

Брызги

Как это выглядит

Расплавленный металл или неметаллический материал, который разбрызгивается или разбрызгивается во время ГАЗОВОЙ или дуговой сварки. Эти мелкие или крупные частицы горячего материала, также известные как капли, заметны в конструкции соединения и могут прилипать к основному материалу и окружающему металлическому материалу, а в некоторых случаях могут даже летать и падать на рабочий стол или окружающую территорию.

Причины возникновения

Брызги, скапливающиеся в сопле, могут отслоиться и повредить сварные валики.Это также может привести к несчастным случаям для пользователя из-за скопления брызг в сопле, что также может привести к выходу шнуров из строя.

Причины возникновения

Некоторые из причин включают следующее:

• Сварочная ванна слишком горячая или слишком холодная.
• Используется защитный газ.
• Слишком высокая или слишком низкая подача проволоки.
• Плохо намотанные катушки сварочной проволоки.
• Вылет сварочной проволоки.
• Плохое соединение с зажимом заземления.
• Неправильное хранение сварочной проволоки.
• Высокая влажность среды сварки.
• Загрязнение сварных швов, включая грязные поверхности, ржавчину, масло, краску и прокатную окалину.

Как отремонтировать

В большинстве случаев его можно уменьшить. Для устранения после сварки Идеально подходит механическое удаление с помощью угловой шлифовальной машины. Для удаления брызг идеальным вариантом является односторонний фрезерный диск.

Как выявить дефекты сварки

В любом случае способ ремонта – сначала удалить валик сварного шва.Обычно для его удаления используют шлифовальный круг. Вместо этого мы хотим показать вам, как мы используем наш фрезерный диск TFT для легкого удаления металла сварного шва с поверхности.

Вместо шлифовки или резки вы в основном сбриваете сварной шов без истирания и размазывания. Это легко выявит любые сварочные дефекты, имеющиеся в вашей конструкции.

Идея фрезерных дисков заключается в их использовании в производственном процессе для повышения качества подготовки поверхности.Их также можно использовать для ремонта, чтобы удалить старый сварочный металл в шве. Есть много способов выполнить эту работу, и это одни из лучших инструментов на рынке.

Как узнать, является ли это разрывом сварного шва или дефектом сварки

Разрыв сварного шва легко распознать, потому что он выглядит как прерывание нормального потока. Это также известно как дефект сварного шва, и его можно обнаружить в металле сварного шва или в основном металле.

В металле шва возникает несплошность из-за неправильной схемы сварки или техники сварки.Он может отличаться от формы и толщины наплавленного валика и, в конечном итоге, от качества.

В общем, следует избегать несплошностей и устранять их, но они незначительно менее серьезны, чем дефект сварки. Тем не менее, если вы обнаружите нарушение сплошности сварного шва, его необходимо исправить.

При этом группа несплошностей сварного шва может стать дефектом сварного шва, если они превышают пределы, указанные в вашем проекте. Это зависит от вашей страны, материала и типа окружающей среды, в которой вы находитесь.

В конечном счете, наиболее эффективным способом проверки сварочных работ, особенно в ограниченном пространстве, является использование сварочной камеры. Вот несколько видео примеров того, как это работает.

Выявление дефектов сварки, пока еще не поздно

Невозможно переоценить важность своевременного выявления дефектов сварки. Даже малейший дефект может привести к катастрофе.

Сварка – это сложное дело, требующее особого внимания, начиная с техники сварки и заканчивая сварочным током и надзором.

Инвестиции в правильные инструменты, которые сделают работу проще и безопаснее. Для компаний нефтегазовой и горнодобывающей промышленности крайне важно понимать, как определять наиболее распространенные дефекты сварки, чтобы они могли действовать.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о том, как мы можем помочь вам сделать ваше рабочее место безопаснее.

Обнаружение дефектов сварки на рентгеновских изображениях на основе модели Faster R-CNN

Ключевые слова: обнаружение дефектов сварки неразрушающий контроль Рентгеновское изображение обнаружение объекта сверточные нейронные сети

关键词: 焊接 缺陷 检测 无损 检测 X- 射线 图像 目标 检测 卷积 神经 网络

中 图 分类号: TP183 文献 标志 码: A 文章 编号: 1007-5321 (2019) 06-0020-09 DOI: 10.13190 / j.jbupt.2019-097

Автоматическое обнаружение сварочных дефектов – актуальное направление исследований в области неразрушающего контроля (NDT). Люди пробуют разные методы распознавания существующих дефектов сварки на основе текстурных особенностей изображения или другой информации, полученной из изображения. В отличие от традиционного процесса неразрушающего контроля, глубокое обучение также предоставляет решение для обнаружения дефектов сварки. Он помещает большое количество сварочных изображений в нейронную сеть, полагаясь на глубокое обучение для распознавания дефектов и типов дефектов, и имеет хорошую производительность при распознавании.

Попытка использовать глубокое обучение для распознавания дефектов сварки. На основе модели Faster R-CNN классификатор обучается распознаванию и локализации дефектов сварки для решения задачи множественной классификации. Кроме того, можно использовать улучшенный метод для извлечения области сварки из исходных изображений.

1 Введение

NDT – это метод, который может распознавать дефекты без повреждения обнаруженных объектов с помощью радиографической или ультразвуковой технологии, которая широко используется во многих областях.При сварочной обработке дефекты неизбежны. И эти дефекты не только повлияют на использование объекта-мишени, но и сократят срок службы услуги, и даже приведут к катастрофическим событиям. Следовательно, неразрушающий контроль играет решающую роль в обнаружении дефектов сварки. Благодаря обнаружению дефектов можно проверить, достигло ли качество сварного шва испытуемой мишени стандартов сварки, чтобы можно было своевременно обнаруживать серьезные дефекты, своевременно устранять их и улучшать качество сварки. В этом процессе особенно важна точность контроля сварных швов.

В традиционном процессе неразрушающего контроля инспекторы выявляют дефекты сварного шва, наблюдая за рентгеновским сканированием сварочного изображения, однако нелегко поддерживать влияние личных эмоций и усталости, которые делают эффективность работы очень низкой и приводят к ошибкам. склонный. В последние годы, с развитием науки и техники, область обнаружения дефектов получила большое развитие, и были предложены некоторые методы распознавания дефектов.

Обнаружение дефектов сварки на рентгеновских изображениях является важным предметом исследований в области неразрушающего контроля. Изучение классификации дефектов сварки основано на использовании традиционных методов на частном наборе данных. Традиционный метод заключается в использовании методов математической морфологии для сегментации изображения с целью выделения дефектных элементов ^[1] . Касбан и др. ^[2] предложил метод извлечения признаков, который обеспечивает основу для распознавания. Доминго Мери и др. ^[3] обнаружил дефекты сварки на основе особенностей текстуры. Метод обнаружения и классификации с использованием как текстурных, так и геометрических признаков был представлен Valavanis и др. ^[4] . Ван Ганг и др. ^[5] предложил процедуру автоматической классификации сварочных дефектов, которая включает три процесса: обработку изображений, выделение признаков и распознавание образов. Метод BSM используется для выделения области дефекта. И для раздельной классификации использовались нечеткий алгоритм ближайшего соседа K и многослойные нейронные сети персептрона.Искусственная нейронная сеть (ИНС) использовалась для задач классификации после извлечения признаков ^[6-7] . Другой метод построения классификатора на основе гистограммы изображений и нейронной сети был описан Abouelatta и др. в исх. ^[8] . Количество функций было сокращено с помощью анализа главных компонентов (PCA) в сочетании с ИНС ^[9] . Классификатор машины опорных векторов (SVM) для классификации на основе особенностей текстуры и морфологических особенностей использовался для более эффективных вычислений ^[10] .Точность была улучшена на основе комбинации PCA и SVM ^[11] . Банюкевич предложил классификатор, состоящий из нейронной сети и процесса нечеткой логики ^[12] . Чен Бенжи и др. ^[13] предложил обнаруживать дефекты с помощью реконструкции разреженности на рентгенограммах сварных швов. Зона сварки была определена путем определения региональных характеристик полос, а дефекты были разделены на категории без трещин и трещин, грубо проанализировав формы серых столбцов.В соответствии с характеристиками данных текущим методом является настройка параметров проектирования вручную.

Глубокое обучение также предоставляет решение для обнаружения дефектов сварки. Он помещает большое количество сварочных изображений в нейронную сеть, полагаясь на глубокое обучение для распознавания дефектов и типов дефектов, и дает людям опыт и знания нейронной сети. Модель глубокого обучения, основанная на базовой структуре нейронной сети, извлечении функций и соответствующем обучении, обеспечивает эффект распознавания.В прошлых исследованиях в области неразрушающего контроля некоторые методы распознавания использовались только для определения наличия дефектов в зоне сварки ^[14] , а некоторые – для проверки типов дефектов на изображениях. Однако большинство из них не могли эффективно классифицировать и локализовать по разным типам. Таким образом, здесь исследуется, как определить дефекты на рентгеновских изображениях при классификации по WDXI.

В данной статье исследуется обнаружение дефектов сварки на основе глубокого обучения.На основе модели Faster R-CNN классификатор обучается классификации и локализации сварочных дефектов для решения задачи множественной классификации. Установленный WDXI и предварительная обработка данных представлены во второй части. Введение и обучение модели, а также сравнение результатов обучения представлены в третьей части.

2 Обработка набора данных

Все изображения взяты с места происшествия, где создана база данных из 45 198 записей.Из базы данных выбрано 16 950 изображений, из которых 13 638 записей с изображениями имеют полные и понятные аннотации и могут использоваться для обучения и маркировки. Все дефекты сварки и оценка дефектов проводятся в строгом соответствии с национальными стандартами Китайской Народной Республики ^[15] . Набор данных разделен на 7 типов дефектов (рис. 1), включая круглые дефекты, дефекты стержней, газовые поры, отсутствие плавления, непровар, включения шлака, трещины и тип дефектов, а также основные дефекты сварки.

Рисунок 1

Рисунок 1

Рисунок 1 7 типов дефектов

Исходные изображения сварки сохраняются в виде рентгеновских пленок.Пленки преобразуются в цифровые изображения с помощью профессионального пленочного сканера, показанного на рис. 2. WDXI можно разделить на 7 типов дефектов. Таблица 1. В общей сложности 13 768 изображений помечены типами дефектов, включая 130 изображений без дефектов. Доля изображений сварочных дефектов различных типов в WDXI существенно различается. Круглый дефект и дефект стержня – самые многочисленные. А несбалансированная пропорция каждого дефекта очень сильно влияет на результат тренировки. Пропорция количества изображений в каждом типе дефектов должна быть скорректирована, чтобы сбалансировать количество каждого типа.

Рисунок 2

Рисунок 2

Рисунок 2 Сравнение площади сварки до и после извлечения

Табл. 1

Табл.1

Табл. 1 Статистика распределения данных Тип дефекта Кол. Акций Без этикетки 3 182 Без дефекта 130 Шлаковые включения 969 Трещины 916 Гар поры 300 Дефект стержня 1 759 Непробиваемость 284 Отсутствие плавления 450 Круглые дефекты 8 960

Табл.1 Статистика распределения данных

2.1 Дополнение данных

Дефекты рентгеновских изображений классифицируются и маркируются согласно соответствующим протоколам испытаний. В соответствии с количеством изображений для каждого типа дефекта случайным образом выбирается 1000 изображений для каждого типа круглых дефектов и дефектов стержней. Все изображения отбираются под другие типы дефектов. И новый набор данных получен из WDXI.На основе этого набора данных выполняется дальнейшая предварительная обработка изображений и аннотирование мест сварочных дефектов.

Для обучающего набора данных имеется 4 919 изображений, включая дефекты 7 типов. Для типов дефектов менее 1000 изображений используются методы увеличения данных для увеличения количества изображений, например, случайное переворачивание, случайное вырезание, случайное вращение, так что количество изображений может достигать 1000. Таким образом, 7 Получено 000 изображений набора данных из WDXI.В наборе данных 10% изображений разделены на набор для тестирования. Кроме того, 10% обучающей выборки делятся на валидационную выборку. Получено 700 изображений тестовой выборки, 630 изображений валидационной выборки и 5 670 изображений обучающей выборки. При этом обучающий набор, набор для проверки и набор тестов не перекрываются друг с другом.

2.2 Предварительная обработка изображения 2.2.1 Выделение области сварки

Во-первых, на Рис.2. Затем область сварки извлекается. Область сварки – это только часть всего изображения, и с одной стороны есть некоторая маркировочная информация, например номера пленок. Фактурные особенности зоны сварки явно различны с обеих сторон. В соответствии с характеристиками текстуры изображения, эффективная область сварки может быть извлечена путем сравнения среднего значения серого, среднего значения контрастности на единицу площади и измерений характеристик текстуры. Существует хороший метод выделения области сварки на основе элементов текстуры ^[16] .{2} P \ left (z_ {i} \ right) $ (1)

Где l – диапазон возможных значений оттенков серого в изображении, z _i – значение пикселя в диапазоне l . P ( z _i ) представляет значение вероятности z _i в виде частоты изображения.

2) Скользящее окно размера ( w ₁ , h ₁ ) используется для вычисления локального среднего значения серого м ₁ и локального среднего значения контрастности на единицу площади c ₁ , где w ₁ равно 50, а h ₁ равно 100.Скользящее окно сдвигается из центра верхней части изображения на рис. 2 и перемещается влево и вправо с интервалом 50 соответственно. Скользящее окно перестанет скользить при соблюдении следующих условий: м ₁ < м и c ₁ > 2 c . Левая граница скользящего окна – это левая граница текущей области сварного шва в конечном положении сдвига влево, обозначенная b _{l, i} .И правая граница скользящего окна – это правая граница текущей области сварного шва в конечном положении сдвига вправо, названная b _{r, i} .

3) Скользящее окно переместите вниз на расстояние h ₁ и повторите второй шаг. И это не остановится, пока скользящее окно не окажется внизу изображения. Будет получено несколько значений левой границы и значений правой границы.Минимальное левое граничное значение принимается как левое граничное значение области сварки b _l , а максимальное граничное значение принимается как правое граничное значение области сварки b _r .

4) Граничное значение расширено, чтобы обеспечить всю зону сварки: b _l = b _l +0.1 b _l , b _r = b _r +0.1 × ( w – b _r ). Область сварки размером [ b _l : b _r , 0: h ] обрезается. Линии, полученные улучшенным способом, являются границами области сварки на рис. 2.

2.2.2 Процесс улучшения изображения

Когда все изображения хорошо вырезаны, результат проверки показывает, что часть области сварки каждого изображения набора данных была успешно извлечена.И AHE используется для улучшения изображения, а DMB, размытие по Гауссу (GB) и технология цифрового вычитания (DST) используются отдельно для уменьшения шума изображения. AHE эффективно улучшает яркость и контраст, улучшает качество изображения и улучшает отображение деталей дефектов сварки. Как показано на рис. 3, очевидно, что изображение, обработанное AHE, более свежее, а особенности более очевидны при сравнении изображений до и после обработки.

Рисунок 3

Рисунок 3

Рисунок 3 На основе исходного изображения

Выравнивание гистограммы (HE) использует то же преобразование, полученное из гистограммы изображения, для преобразования всех пикселей, и этот метод хорошо работает, когда распределение значений пикселей одинаково по всему изображению.Однако область сварки представляет собой яркую полосу на изображении, которая значительно ярче, чем области с обеих сторон. HE не может добиться хорошего эффекта улучшения изображения. Поскольку AHE основан на локальной области пикселей, он используется здесь для улучшения изображения.

Традиционный метод математической морфологии используется для моделирования фона области сварки путем выбора соответствующих структурных элементов. DST используется для устранения влияния сложности фона, уменьшения влияния фонового шума и увеличения разницы между фоном и дефектами сварки.И вычтенные изображения не подвергаются двоичной обработке, чтобы избежать чрезмерной потери информации. Однако форма и размер структурных элементов в основном выбираются на основании текущего опыта, который не является универсальным и адаптируемым. Следовательно, качество некоторых изображений снижается после обработки.

Сравнение трех методов обработки шумоподавления изображения показано на рис. 4. Медианное размытие – это разновидность нелинейной фильтрации, которая отлично подходит для обработки импульсного шума и может эффективно защитить информацию о краях изображений.Очевидно, что DMB эффективнее GB. DST в некоторой степени снижает влияние фона, но также создает новый шум на некоторых рентгеновских изображениях WDXI. Эффекты различных методов снижения шума будут отражены в результатах следующих экспериментов.

Рисунок 4

Рисунок 4

Рисунок 4 Пример обработки уменьшения шума изображения

3 Эксперимент

Целью эксперимента является обучение классификатора, который может идентифицировать и позиционировать сварочные дефекты на изображении.Возможные типы сварочных дефектов входного сварочного изображения локализуются на изображении и классифицируются. Более быстрая модель R-CNN ^[17] состоит из двух частей, первая часть представляет собой нейронную сеть глубокой полной свертки для выделения признаков и области предложения, вторая часть – Fast R-CNN ^[18] . Хотя модель не самая быстрая, ее средняя точность (mAP) выше, чем у одноразового детектора MultiBox (SSD) ^[19] . При вводе предварительно обработанного сварочного изображения модель предсказывает тип сварочного дефекта и граничную рамку дефектов.

Некоторый небольшой шум усиливается AHE, улучшая при этом контраст изображения и детализацию. Следовательно, в процессе предварительной обработки изображения после обработки AHE для уменьшения шума используется GB или DMB.

3.1 Обучение в Faster R-CNN

Он нечувствителен к размеру входного изображения в модели Faster R-CNN. Таким образом, нет необходимости адаптировать сварочные изображения.В Faster R-CNN предварительно обученная модель CNN используется в качестве средства извлечения признаков. ResNet ^[20] выбран для извлечения карты характеристик изображения. Поскольку изображение является изображением в градациях серого, входной слой модели ResNet изменяется для работы с одноканальным изображением в градациях серого. Модифицированный ResNet используется для мультиклассификации. Тогда обученный ResNet станет частью модели Faster R-CNN.

Есть несколько настроек основных параметров модели.Начальная скорость обучения составляет 0,000 1, коэффициент снижения скорости обучения составляет 0,001, и скорость обучения уменьшается экспоненциально. Алгоритм Momentum выбран для оптимизации функции потерь с β = 0,95. Для других настроек параметров, например, инициализация весов с помощью гауссовского распределения с нулевым средним со стандартным отклонением 0,01 или 0,001, установка порога IoU с 0,7 и 0,3.

Функция потерь состоит из функции потерь RPN и функции потерь RCNN, которая состоит из функции потерь регрессии RPN, функции потерь регрессии RCNN, функции потерь классификации RPN, функции потерь классификации RCNN и сверхустойчивой функции потерь сглаженной L1 для функции регрессии.*} \верно) \ end {массив} \ end {массив} $ (2)

Рисунок 5

Рисунок 5

Рисунок 5 Кривые функции потерь

В этой формуле веса w ₁ , w ₂ , w ₃ и w ₄ каждой функции потерь равны 1.Это то же самое, что и функция потерь в исходной статье. Разделение предназначено для лучшего управления процессом оптимизации функции потерь.

Пример процесса обучения показан на рис. 6. Левая часть является ограничивающей рамкой истинности дефекта в информации аннотации изображения области сварочного дефекта. Справа находятся поля предложений с предложенными баллами, которые были отфильтрованы методом не максимального подавления (NMS). Посередине – предсказание Fast R-CNN ограничивающего прямоугольника земли путем вычисления этих прямоугольников предложений.

Рисунок 6

Рисунок 6

Рисунок 6 Ограничивающие рамки при обучении

Используя тот же набор данных и раздел, было проведено несколько экспериментов, показывающих, что WDXI можно использовать в модели Faster R-CNN и что это возможно для обнаружения дефектов сварки на основе модели Faster R-CNN.Результаты с соответствующей предварительной обработкой перечислены в таблице 2.

Табл. 2

Табл. 2

Табл. 2 Результат обнаружения Способ предварительной обработки Модель MAP /% без предварительной обработки 4-конвекторные сети 28.0 WWWL + GB 4-конвекторные сети 46,6 без предварительной обработки Быстрее R-CNN 31,2 HE + GB Быстрее R-CNN 26,2 AHE + DST + DMB Быстрее R-CNN 47,4 AHE + DMB Быстрее R-CNN 58.6 AHE + ГБ Быстрее R-CNN 46,3 AHE + ГБ SSD 38,2

Табл. 2 Результат обнаружения

Очевидно, что когда методами предварительной обработки являются AHE и DMB, mAP, обученный в более быстрой модели R-CNN, достигает 58.6%. По сравнению с баллом MAP, это подтверждает некоторые выводы. При предварительной обработке изображений AHE более эффективен, чем HE для улучшения изображения, DMB лучше справляется с обработкой импульсного шума и защитой краевой информации изображения. И нет общего улучшения качества функций после добавления обработки DST.

В этом эксперименте рентгеновские сварочные изображения WDXI имеют характеристики высокого шума, низкого контраста, сложной области фона и небольшой доли области дефекта в области сварки.Характеристики создают дополнительные проблемы для обнаружения. Результаты обнаружения дефектов сварки по рентгеновским изображениям в обученной модели Faster R-CNN показаны на рис. 6. В процессе обнаружения объекта модель распознает зону дефекта и впоследствии с вероятностью классифицирует в ней типы дефектов. Ограничивающие прямоугольники получаются из результатов, предсказанных обученной моделью. А красные ограничивающие рамки – это фактические рамки меток для области сварочного дефекта на изображениях.

В таблице 4 представлена ​​подробная информация о результатах прогнозирования и соответствующая аннотационная информация для изображений на рис.7. Поле bbox представляет прогнозируемую граничную рамку земли, gbox представляет граничную границу земли, вероятность представляет собой прогнозируемое значение вероятности, prob_label представляет прогнозируемый тип сварочного дефекта, а true_label представляет фактический тип сварочного дефекта. Видно, что на обученной модели локализация зоны сварочного дефекта выполняется правильно. В отрицательном примере модель неверно оценивает тип сварочного дефекта в зоне сварочного дефекта. Если дефекты на изображении незначительны, модель может допустить некоторые ошибки в классификации сварочных дефектов.В этом случае тип дефекта легко определить, как и другие типы с аналогичной формой дефекта. Это проблема, которую необходимо оптимизировать при работе по оптимизации модели в будущем, чтобы улучшить производительность модели.

Табл. 4

Табл. 4

Табл. 4 Прогнозирующая информация изображений на рис.7 Obj Bbox Gbox Проб Prob_label True_label (а) obj1 [125, 386, 193, 933] [111, 393, 187, 912] 0,992 9 трещины трещины (а) obj2 [128, 1 269, 183, 164] [118, 1 236, 179, 1 666] 0.980 9 трещины трещины (б) obj1 [45, 1 275, 97, 1 359] [50, 1 290, 125, 1 368] 0,679 5 Круглые дефекты Круглые дефекты (с) obj1 [269, 659, 336, 1 597] [268, 645, 337, 1 588] 0,819 2 непробиваемость непробиваемость (г) obj1 [194, 1 655, 271, 2 375] [167, 1 728, 276, 2 417] 0.946 7 непробиваемость шлаковые включения (г) obj2 [252, 3 202, 338, 3 810] [251, 3 168, 337, 3 801] 0,797 4 газовые поры шлаковые включения

Табл. 4 Прогнозирующая информация изображений на рис. 7

Рисунок 7

Рисунок 7

Рисунок 7 Примеры результатов обнаружения объектов на тестовом наборе Tailored X-ray images

Результаты тестирования показывают, что производительность обработки DMB со скользящим окном размером 7 × 7 лучше, чем у GB с точки зрения снижения шума.Причем модель Faster R-CNN лучше, чем модель SSD с такой же предварительной обработкой на WDXI. Лучший результат эксперимента представлен в таблице 3. Модель лучше влияет на обнаружение дефектов стержня и трещин, которые имеют большой дефект. Несмотря на то, что увеличение данных выполняется для несбалансированных различных типов дефектов, проблема дисбаланса неизбежно влияет на производительность обученной модели. В целом, предварительно обработанный AHE и DWB, результат хорошо обучен на Faster R-CNN, а значение mAP равно 58.6%, что приемлемо на стадии разведки.

Табл. 3

Табл. 3

Табл. 3 Карта лучшего результата эксперимента Тип дефекта Средняя точность /% MAP /% дефект стержня 75.3 – газовые поры 53,2 – круглый дефект 60,0 – непробиваемость 47,5 – шлаковые включения 60,8 – отсутствие плавления 47,3 – трещины 66.1 – – – 58,6

Табл. 3 Карта лучшего результата эксперимента

4 Заключение

Для обнаружения дефектов сварки в WDXI используется алгоритм глубокого обучения Faster R-CNN, который отличается от традиционных методов, и в этом эксперименте исследуется конкретная область обнаружения дефектов.С помощью модели глубокого обучения инспектору передаются сведения о расположении области сварочного дефекта и возможных типах сварочного дефекта с вероятностью в нем, чтобы помочь изучить рентгеновские изображения. Улучшение изображения и уменьшение шума жизненно важны для повышения эффективности тренировки. Эксперименты показывают, что методы AHE и DMB хорошо влияют на WDXI. Метод, в соответствии со средним значением серого и средним значением контрастности на единицу площади текстурных элементов, может хорошо выделить область сварочного дефекта.

Эксперименты показывают, что WDXI имеет отличную исследовательскую ценность в области неразрушающего контроля. Усовершенствованный метод подгонки изображения позволяет успешно выделить зону сварки. WDXI доступен для академических исследований.

Целью данной статьи является предложение системы обнаружения дефектов сварки на основе более быстрой R-CNN, работающей над решением проблемы множественной классификации и локализации.Обученный классификатор достигает 58,6% MAP. При экспериментальном исследовании допустимо пробовать различные способы, отличные от традиционных.

Как повысить производительность обнаружения моделей и их применения в реальной работе инспекторов – это работа в будущем. Во-первых, работа должна решить несбалансированность различных образцов дефектов и точность маркировки типов и местоположения дефектов. Затем пробуются другие методы, чтобы уменьшить влияние сложного фона на дефекты и улучшить качество карты объектов.Наконец, оптимизируйте Faster R-CNN и проведите эксперименты с другими нейронными сетями и соответствующими алгоритмами в соответствии с характеристиками изображений.

% PDF-1.4 % 717 0 объект > эндобдж xref 717 767 0000000016 00000 н. 0000017503 00000 п. 0000017713 00000 п. 0000017757 00000 п. 0000017793 00000 п. 0000027742 00000 н. 0000027875 00000 п. 0000028021 00000 п. 0000028155 00000 п. 0000028303 00000 п. 0000028437 00000 п. 0000028585 00000 п. 0000028719 00000 п. 0000028867 00000 п. 0000029008 00000 п. 0000029154 00000 п. 0000029369 00000 п. 0000029517 00000 п. 0000030275 00000 п. 0000030727 00000 п. 0000030901 00000 п. 0000031068 00000 п. 0000031496 00000 п. 0000031684 00000 п. 0000031721 00000 п. 0000031824 00000 п. 0000032028 00000 п. 0000032209 00000 п. 0000032399 00000 н. 0000032605 00000 п. 0000045608 00000 п. 0000055921 00000 п. 0000064400 00000 н. 0000071159 00000 п. 0000078488 00000 п. 0000085162 00000 п. 0000085703 00000 п. 0000085832 00000 п. 0000092449 00000 п. 0000101081 00000 п. 0000103774 00000 н. 0000114790 00000 н. 0000115046 00000 н. 0000115834 00000 н. 0000122876 00000 н. 0000123801 00000 н. 0000123980 00000 н. 0000124324 00000 н. 0000124508 00000 н. 0000125037 00000 н. 0000125151 00000 н. 0000128143 00000 н. 0000128182 00000 н. 0000128860 00000 н. 0000129013 00000 н. 0000129300 00000 н. 0000129448 00000 н. 0000130059 00000 н. 0000130210 00000 н. 0000130361 00000 п. 0000130959 00000 н. 0000131112 00000 н. 0000131715 00000 н. 0000131867 00000 н. 0000132020 00000 н. 0000132173 00000 н. 0000132326 00000 н. 0000132478 00000 н. 0000132631 00000 н. 0000132782 00000 н. 0000132935 00000 н. 0000133088 00000 н. 0000133240 00000 н. 0000133393 00000 н. 0000133545 00000 н. 0000133698 00000 н. 0000133851 00000 н. 0000134004 00000 н. 0000134157 00000 н. 0000134310 00000 н. 0000134461 00000 н. 0000134613 00000 н. 0000134766 00000 н. 0000134918 00000 н. 0000135070 00000 н. 0000135223 00000 п. 0000135376 00000 п. 0000135529 00000 н. 0000135682 00000 н. 0000135835 00000 н. 0000135988 00000 н. 0000136140 00000 н. 0000136293 00000 н. 0000136446 00000 н. 0000136598 00000 н. 0000136751 00000 н. 0000136903 00000 н. 0000137056 00000 н. 0000137208 00000 н. 0000137361 00000 п. 0000137514 00000 н. 0000137666 00000 н. 0000137818 00000 н. 0000137971 00000 н. 0000138123 00000 н. 0000138275 00000 н. 0000138428 00000 н. 0000138582 00000 н. 0000138735 00000 н. 0000138889 00000 н. 0000139044 00000 н. 0000139197 00000 н. 0000139351 00000 п. 0000139506 00000 н. 0000140103 00000 п. 0000140257 00000 н. 0000140410 00000 п. 0000140987 00000 н. 0000141140 00000 н. 0000141726 00000 н. 0000141880 00000 н. 0000142446 00000 н. 0000142600 00000 н. 0000142754 00000 н. 0000142908 00000 н. 0000143060 00000 н. 0000143214 00000 н. 0000143366 00000 н. 0000143520 00000 н. 0000143674 00000 н. 0000143827 00000 н. 0000143981 00000 н. 0000144132 00000 н. 0000144285 00000 н. 0000144439 00000 н. 0000144590 00000 н. 0000144743 00000 н. 0000144897 00000 н. 0000145051 00000 н. 0000145205 00000 н. 0000145359 00000 н. 0000145512 00000 н. 0000145666 00000 н. 0000145819 00000 н. 0000145971 00000 н. 0000146124 00000 н. 0000146278 00000 н. 0000146432 00000 н. 0000146585 00000 н. 0000146738 00000 н. 0000146891 00000 н. 0000147045 00000 н. 0000147198 00000 н. 0000147351 00000 н. 0000147505 00000 н. 0000147659 00000 н. 0000147812 00000 н. 0000147966 00000 н. 0000148119 00000 н. 0000148272 00000 н. 0000148425 00000 н. 0000148578 00000 н. 0000148732 00000 н. 0000148884 00000 н. 0000149038 00000 н. 0000149192 00000 н. 0000149346 00000 н. 0000149500 00000 н. 0000149654 00000 н. 0000149808 00000 н. 0000149962 00000 н. 0000150116 00000 н. 0000150269 00000 н. 0000150423 00000 н. 0000151042 00000 н. 0000151195 00000 н. 0000151347 00000 н. 0000151499 00000 н. 0000151652 00000 н. 0000151803 00000 н. 0000151957 00000 н. 0000152110 00000 н. 0000152263 00000 н. 0000152417 00000 н. 0000152570 00000 н. 0000152723 00000 н. 0000152876 00000 н. 0000153029 00000 н. 0000153183 00000 н. 0000153337 00000 н. 0000153489 00000 н. 0000153642 00000 н. 0000153796 00000 н. 0000153950 00000 н. 0000154104 00000 н. 0000154258 00000 н. 0000154412 00000 н. 0000154566 00000 н. 0000154719 00000 н. 0000154873 00000 н. 0000155026 00000 н. 0000155180 00000 н. 0000155333 00000 н. 0000155487 00000 н. 0000155640 00000 н. 0000155794 00000 н. 0000155948 00000 н. 0000156102 00000 н. 0000156255 00000 н. 0000156408 00000 н. 0000156562 00000 н. 0000157146 00000 н. 0000157298 00000 н. 0000157867 00000 н. 0000158019 00000 н. 0000158589 00000 н. 0000158741 00000 н. 0000158893 00000 н. 0000159455 00000 н. 0000159607 00000 н. 0000159758 00000 н. 0000159910 00000 н. 0000160061 00000 н. 0000160213 00000 н. 0000160366 00000 н. 0000160518 00000 н. 0000160667 00000 н. 0000160818 00000 н. 0000160969 00000 н. 0000161120 00000 н. 0000161272 00000 н. 0000161424 00000 н. 0000161576 00000 н. 0000161726 00000 н. 0000161878 00000 н. 0000162031 00000 н. 0000162181 00000 н. 0000162333 00000 н. 0000162484 00000 н. 0000162635 00000 н. 0000162786 00000 н. 0000162936 00000 н. 0000163088 00000 н. 0000163239 00000 н. 0000163391 00000 н. 0000163543 00000 н. 0000163695 00000 н. 0000163847 00000 н. 0000163998 00000 н. 0000164150 00000 н. 0000164302 00000 н. 0000164453 00000 н. 0000164604 00000 н. 0000164756 00000 н. 0000164908 00000 н. 0000165060 00000 н. 0000165212 00000 н. 0000165365 00000 н. 0000165517 00000 н. 0000165669 00000 н. 0000165821 00000 н. 0000165973 00000 н. 0000166125 00000 н. 0000166277 00000 н. 0000166429 00000 н. 0000166580 00000 н. 0000166732 00000 н. 0000166882 00000 н. 0000167035 00000 н. 0000167187 00000 н. 0000167339 00000 н. 0000167490 00000 н. 0000167642 00000 н. 0000167793 00000 н. 0000167943 00000 н. 0000168094 00000 н. 0000168246 00000 н. 0000168398 00000 н. 0000168548 00000 н. 0000168700 00000 н. 0000168851 00000 н. 0000169003 00000 н. 0000169155 00000 н. 0000169307 00000 н. 0000169459 00000 н. 0000169612 00000 н. 0000169765 00000 н. 0000169917 00000 н. 0000170070 00000 н. 0000170223 00000 п. 0000170377 00000 н. 0000170531 00000 н. 0000170683 00000 п. 0000170836 00000 н. 0000170989 00000 п. 0000171142 00000 н. 0000171295 00000 н. 0000171448 00000 н. 0000171600 00000 н. 0000171752 00000 н. 0000171904 00000 н. 0000172057 00000 н. 0000172211 00000 н. 0000172364 00000 н. 0000172516 00000 н. 0000173062 00000 н. 0000173218 00000 н. 0000173753 00000 н. 0000173908 00000 н. 0000174451 00000 н. 0000174607 00000 н. 0000175136 00000 н. 0000175292 00000 н. 0000175449 00000 н. 0000175985 00000 н. 0000176141 00000 н. 0000176659 00000 н. 0000176814 00000 н. 0000177333 00000 н. 0000177489 00000 н. 0000177643 00000 н. 0000178164 00000 н. 0000178320 00000 н. 0000178477 00000 н. 0000178633 00000 н. 0000178788 00000 н. 0000178944 00000 н. 0000179100 00000 н. 0000179256 00000 н. 0000179412 00000 н. 0000179568 00000 н. 0000179724 00000 н. 0000179877 00000 н. 0000180031 00000 н. 0000180187 00000 н. 0000180343 00000 п. 0000180497 00000 н. 0000180652 00000 н. 0000180806 00000 н. 0000180961 00000 п. 0000181117 00000 н. 0000181272 00000 н. 0000181423 00000 н. 0000181577 00000 н. 0000181731 00000 н. 0000181886 00000 н. 0000182042 00000 н. 0000182198 00000 п. 0000182354 00000 н. 0000182509 00000 н. 0000182665 00000 н. 0000182820 00000 н. 0000182974 00000 н. 0000183129 00000 н. 0000183283 00000 н. 0000183439 00000 н. 0000183595 00000 н. 0000183751 00000 н. 0000183907 00000 н. 0000184061 00000 н. 0000184216 00000 н. 0000184370 00000 н. 0000184526 00000 н. 0000184682 00000 н. 0000184837 00000 н. 0000184991 00000 н. 0000185146 00000 н. 0000185300 00000 н. 0000185455 00000 н. 0000185611 00000 н. 0000185765 00000 н. 0000185921 00000 н. 0000186076 00000 н. 0000186232 00000 н. 0000186388 00000 п. 0000186543 00000 н. 0000186696 00000 н. 0000186852 00000 н. 0000187007 00000 н. 0000187161 00000 н. 0000187315 00000 н. 0000187471 00000 н. 0000187627 00000 н. 0000187783 00000 н. 0000187937 00000 н. 0000188091 00000 н. 0000188246 00000 н. 0000188400 00000 н. 0000188555 00000 н. 0000188710 00000 н. 0000188865 00000 н. 0000189020 00000 н. 0000189175 00000 н. 0000189329 00000 н. 0000189484 00000 н. 0000189638 00000 н. 0000189792 00000 н. 0000189947 00000 н. 00001 00000 п. 00001

00000 н. 00001

00000 н. 00001

00000 н. 00001 00000 н. 00001 00000 н. 00001 00000 н. 00001

00000 н. 00001 00000 н. 00001

00000 н. 0000191658 00000 н. 0000191812 00000 н. 0000191965 00000 н. 0000192121 00000 н. 0000192277 00000 н. 0000192431 00000 н. 0000192586 00000 н. 0000192742 00000 н. 0000192898 00000 н. 0000193054 00000 н. 0000193210 00000 н. 0000193366 00000 н. 0000193522 00000 н. 0000193676 00000 н. 0000193832 00000 н. 0000193988 00000 н. 0000194144 00000 н. 0000194297 00000 н. 0000194452 00000 н. 0000194606 00000 н. 0000194762 00000 н. 0000194917 00000 н. 0000195073 00000 н. 0000195227 00000 н. 0000195381 00000 н. 0000195537 00000 н. 0000195691 00000 н. 0000195847 00000 н. 0000196003 00000 н. 0000196158 00000 н. 0000196313 00000 н. 0000196468 00000 н. 0000196623 00000 н. 0000196777 00000 н. 0000196931 00000 н. 0000197085 00000 н. 0000197241 00000 н. 0000197397 00000 н. 0000197551 00000 н. 0000197706 00000 н. 0000197862 00000 н. 0000198018 00000 н. 0000198170 00000 н. 0000198324 00000 н. 0000198480 00000 н. 0000198636 00000 н. 0000198790 00000 н. 0000198946 00000 н. 0000199102 00000 н. 0000199257 00000 н. 0000199412 00000 н. 0000199568 00000 н. 0000199724 00000 н. 0000199880 00000 н. 0000200036 00000 н. 0000200192 00000 н. 0000200348 00000 н. 0000200501 00000 н. 0000200656 00000 н. 0000200812 00000 н. 0000200967 00000 н. 0000201123 00000 н. 0000201279 00000 н. 0000201434 00000 н. 0000201588 00000 н. 0000201744 00000 н. 0000201900 00000 н. 0000202055 00000 н. 0000202209 00000 н. 0000202365 00000 н. 0000202521 00000 н. 0000202676 00000 н. 0000202832 00000 н. 0000202988 00000 н. 0000203143 00000 н. 0000203298 00000 н. 0000203454 00000 н. 0000203610 00000 н. 0000203766 00000 н. 0000203920 00000 н. 0000204076 00000 н. 0000204229 00000 н. 0000204382 00000 н. 0000204536 00000 н. 0000204690 00000 н. 0000204845 00000 н. 0000205375 00000 н. 0000205529 00000 н. 0000206050 00000 н. 0000206202 00000 н. 0000206728 00000 н. 0000206882 00000 н. 0000207400 00000 н. 0000207553 00000 н. 0000207707 00000 н. 0000207862 00000 н. 0000208016 00000 н. 0000208169 00000 н. 0000208323 00000 н. 0000208477 00000 н. 0000208631 00000 н. 0000208785 00000 н. 0000208939 00000 н. 0000209093 00000 н. 0000209247 00000 н. 0000209401 00000 н. 0000209554 00000 н. 0000209708 00000 н. 0000209862 00000 н. 0000210015 00000 н. 0000210168 00000 н. 0000210321 00000 п. 0000210474 00000 п. 0000210628 00000 н. 0000210781 00000 п. 0000210935 00000 п. 0000211089 00000 н. 0000211242 00000 н. 0000211395 00000 н. 0000211549 00000 н. 0000211703 00000 н. 0000211857 ​​00000 н. 0000212011 00000 н. 0000212165 00000 н. 0000212319 00000 н. 0000212472 00000 н. 0000212626 00000 н. 0000212779 00000 н. 0000212933 00000 н. 0000213086 00000 н. 0000213239 00000 н. 0000213393 00000 н. 0000213545 00000 н. 0000213699 00000 н. 0000213851 00000 п. 0000214004 00000 н. 0000214158 00000 н. 0000214310 00000 н. 0000214464 00000 н. 0000214618 00000 н. 0000214769 00000 н. 0000214923 00000 н. 0000215077 00000 н. 0000215230 00000 н. 0000215384 00000 н. 0000215537 00000 п. 0000215691 00000 п. 0000215845 00000 н. 0000215998 00000 н. 0000216152 00000 н. 0000216306 00000 н. 0000216459 00000 н. 0000216611 00000 н. 0000216764 00000 н. 0000216918 00000 н. 0000217072 00000 н. 0000217226 00000 н. 0000217380 00000 н. 0000217533 00000 н. 0000217687 00000 н. 0000217841 00000 н. 0000217993 00000 н. 0000218147 00000 н. 0000218300 00000 н. 0000218454 00000 п. 0000218608 00000 н. 0000218761 00000 н. 0000218914 00000 н. 0000219067 00000 н. 0000219221 00000 н. 0000219374 00000 п. 0000219527 00000 н. 0000219681 00000 п. 0000219834 00000 н. 0000219987 00000 п. 0000220141 00000 п. 0000220294 00000 н. 0000220448 00000 н. 0000220601 00000 н. 0000220755 00000 н. 0000220909 00000 н. 0000221063 00000 н. 0000221217 00000 н. 0000221371 00000 н. 0000221525 00000 н. 0000221679 00000 н. 0000221833 00000 н. 0000221987 00000 н. 0000222141 00000 п. 0000222294 00000 н. 0000222445 00000 н. 0000222599 00000 н. 0000222751 00000 н. 0000222905 00000 н. 0000223059 00000 н. 0000223213 00000 н. 0000223367 00000 н. 0000223519 00000 п. 0000223673 00000 н. 0000223825 00000 н. 0000223979 00000 п. 0000224132 00000 н. 0000224286 00000 н. 0000224438 00000 п. 0000224592 00000 н. 0000224746 00000 н. 0000224898 00000 н. 0000225052 00000 н. 0000225205 00000 н. 0000225357 00000 н. 0000225510 00000 н. 0000225663 00000 н. 0000225816 00000 н. 0000225969 00000 н. 0000226121 00000 н. 0000226275 00000 н. 0000226429 00000 н. 0000226583 00000 н. 0000226734 00000 н. 0000226888 00000 н. 0000227042 00000 н. 0000227196 00000 н. 0000227349 00000 н. 0000227503 00000 н. 0000227657 00000 н. 0000227811 00000 н. 0000227965 00000 н. 0000228119 00000 н. 0000228273 00000 н. 0000228427 00000 н. 0000228579 00000 н. 0000228732 00000 н. 0000228885 00000 н. 0000229039 00000 н. 0000229193 00000 н. 0000229347 00000 н. 0000229500 00000 н. 0000229654 00000 н. 0000229808 00000 н. 0000229962 00000 н. 0000230115 00000 п. 0000230269 00000 н. 0000230423 00000 п. 0000230577 00000 н. 0000230731 00000 н. 0000230884 00000 н. 0000231038 00000 н. 0000231191 00000 н. 0000231345 00000 н. 0000231498 00000 н. 0000231652 00000 н. 0000231806 00000 н. 0000231960 00000 н. 0000232114 00000 н. 0000232268 00000 н. 0000232422 00000 н. 0000232576 00000 н. 0000232730 00000 н. 0000232883 00000 н. 0000233037 00000 н. 0000233191 00000 п. 0000233345 00000 н. 0000233499 00000 н. 0000233653 00000 п. 0000233807 00000 н. 0000233961 00000 н. 0000234115 00000 п. 0000234266 00000 н. 0000234420 00000 н. 0000234574 00000 н. 0000234728 00000 н. 0000234882 00000 н. 0000235036 00000 н. 0000235190 00000 п. 0000235343 00000 п. 0000235496 00000 п. 0000235650 00000 н. 0000235804 00000 н. 0000235958 00000 п. 0000236111 00000 п. 0000236265 00000 н. 0000236419 00000 н. 0000236573 00000 н. 0000236726 00000 н. 0000236879 00000 п. 0000237033 00000 н. 0000237187 00000 н. 0000237341 00000 п. 0000237495 00000 н. 0000237649 00000 н. 0000237803 00000 н. 0000237956 00000 н. 0000238110 00000 п. 0000238262 00000 н. 0000238416 00000 н. 0000238570 00000 н. 0000238724 00000 н. 0000238878 00000 н. 0000239032 00000 н. 0000239186 00000 н. 0000239630 00000 н. 0000239680 00000 н. 0000244014 00000 н. 0000244447 00000 н. 0000244497 00000 н. 0000245028 00000 н. 0000245237 00000 н. 0000245467 00000 н. 0000245697 00000 н. 0000245906 00000 н. 0000246124 00000 н. 0000246351 00000 н. 0000246560 00000 н. 0000246769 00000 н. 0000246978 00000 н. 0000247187 00000 н. 0000247443 00000 н. 0000247492 00000 н. 0000247844 00000 н. 0000248053 00000 н. 0000248262 00000 н. 0000248471 00000 н. 0000249489 00000 н. 0000250031 00000 н. 0000250081 00000 н. 0000250803 00000 н. 0000252428 00000 н. 0000253221 00000 н. 0000253271 00000 н. 0000253981 00000 н. 0000254177 00000 н. 0000254226 00000 н. 0000254473 00000 н. 0000255116 00000 н. 0000255166 00000 н. 0000255613 00000 н. 0000255843 00000 н. 0000255918 00000 н. 0000256159 00000 н. 0000256292 00000 н. 0000256431 00000 н. 0000256622 00000 н. 0000256880 00000 н. 0000257019 00000 п. 0000257182 00000 н. 0000257478 00000 н. 0000257650 00000 н. 0000257902 00000 н. 0000258102 00000 н. 0000258253 00000 н. 0000258408 00000 н. 0000258589 00000 н. 0000258770 00000 н. 0000258957 00000 н. 0000259088 00000 н. 0000259315 00000 н. 0000259458 00000 н. 0000259599 00000 н. 0000015636 00000 п. трейлер ] / Назад 3185595 >> startxref 0 %% EOF 1483 0 объект > поток hWmPTe> ewY @] wtaѴ3Rl: f.b / MR [2M} 095 $ `”] VTfY5F ~ ܻ {? 9 {y

Основные причины дефектов сварных швов

Дефекты сварного шва случаются по разным причинам. Воздух может проникнуть внутрь сварного соединения и вызвать пористость. Неправильное количество тепла может вызвать растрескивание. Плохая техника сварки может привести к тому или иному виду подрезов или неполных проплавлений.

Различные факторы способствуют возникновению проблем со сваркой, но многие из них приводят к одним и тем же причинам. Фактически, большинство причин дефектов сварных швов можно проследить до двух основных областей: во-первых, сочетание плохого обучения и качества изготовления; во-вторых, плохая конструкция сварного шва и / или выбор материала.

Лучшие процедуры, лучшее качество

Сварщик может плохо выполнять свою работу по многим причинам, включая плохой инструктаж. Это может быть результатом плохого или неполного совета учителя сварки или опытного сварщика, полученного в техническом училище или в рамках учебной программы компании. Но часто это результат неполных, неспецифических технических требований к процедуре сварки (WPS).

К счастью, WPS исправить намного легче, чем плохое обучение.

Множество дефектов можно было бы предотвратить с самого начала, если бы WPS вдавался в подробности.В некотором смысле, хороший WPS должен помогать сварщику совершенствоваться в своем ремесле на каждой работе. Чем больше деталей дает WPS, тем меньше вероятность ошибки на сварочной станции.

Дайте сварщику стандартную процедуру сварки, и она сообщит ему напряжение и ток. Если он использует газовую дуговую сварку, он подскажет, делать ли веревку или плести бусину. Он покажет расстояние от контактного наконечника до рабочего места; делать многократные или одиночные проходы; какой защитный газ использовать, смесь и диапазон расхода; и тип используемого провода.Он также показывает положение сварного шва и его ход вверх или вниз (см. , рис. 1, ).

Хорошая процедура сварки должна подсказать сварщику, как делать сварной шов. Это достаточно просто. Но дело не только в вольтах, токах, проводе и защитном газе. Сварщики должны знать, как обращаться с пистолетом и под каким углом, разницу в настройках силы тока и напряжения при движении вверх и вниз, а также о том, необходима ли предварительная или последующая термообработка.В стандартной форме может быть сказано, что нужно выполнять сварку над головой, под гору или под гору, но в ней не указано, что именно должен делать сварщик, чтобы выполнить сварку под рукой.

Все это, конечно, не умещается в стандартной форме WPS, но руководитель сварки может добавлять подробные примечания, описывающие, как именно должен выполняться этот шов (см. рисунки 2 и 3 ).

Многие студенты проходят программы обучения сварке без обширных (если таковые имеются) знаний о том, как читать и писать хорошие WPS, но это жизненно важная часть для того, чтобы стать хорошим сварщиком.Какая хорошая грамматика для писателя, так и чистый WPS для сварщика.

Опытный сварщик должен составить список всех важных переменных, факторов, которые он сам может принять как должное после многих лет сварки, – глубины проходов, необходимого упрочнения, последовательности сварки и т. Д. – чтобы убедиться, что WPS включает эти данные. при необходимости.

Например, существует огромная разница между сваркой над головой, на подъеме и спуске, и WPS должен включать процедуры, описывающие эти различия.При сварке над головой сварщик должен увеличить скорость движения. Если сварщик этого не сделает, он обнаружит свою ошибку на собственном горьком опыте, когда сварной шов над ним развалится. При подъеме в гору (вертикально вверх) ампер и вольт снижаются. А при спуске скорость движения увеличивается естественным образом, что требует увеличения скорости подачи проволоки.

Рисунок 1 Щелкните, чтобы увеличить изображение. Спецификация процедуры сварки дает достаточно информации о том, что нужно сварщику для завершения сварки.Но компания может добавить следующие страницы, которые показывают сварщику, как именно выполнить сварку в соответствии со спецификацией.

В горизонтальном положении сварщику необходимо заполнить верхний край сварного шва, чтобы избежать недополнения шва, с поднутрением вверху и перекрытием внизу. Сварочная ванна имеет тенденцию опускаться, и ее невозможно пополнить, потому что сварщик борется с гравитацией (снижение скорости движения не поможет, как при сварке вертикально вверх или вертикально вниз).

Хотя стандартный WPS дает диапазон расхода газа, более конкретная информация может помочь.Слишком сильный поток газа может вызвать турбулентность в сварочной ванне и разбрызгивание. Если он слишком низкий, из-за газа образуется пористость, не полностью защищающая бассейн от атмосферы. Для наружной сварки под открытым небом скорость 40 кубических футов в час (CFH) – безопасный выбор для защиты от элементов; Для внутренней сварки может потребоваться от 25 до 30. Но все, что превышает 50 CFH, может вызвать проблемы как внутри, так и снаружи. Турбулентность в сварочной ванне втягивает атмосферные элементы и вызывает проблемы.

Для газовой дуговой сварки вольфрамом (GTAW) в стандартном WPS указывается размер чашки, но для GMAW диаметр сопла может не указываться.Чем выше сила тока, тем больше диаметр сопла. Как правило, все, что превышает 200 ампер, требует от сварщика подключения к 5⁄8-дюймовому соплу; менее 200 ампер, 3⁄8-дюйм. насадку можно использовать.

Деформация является естественным следствием охлаждения твердого металла шва по сравнению с более мягким основным металлом. Рассмотрим лист из углеродистой стали A36 с пределом текучести 36 000 фунтов на квадратный дюйм; провод ER70S6 имеет выход от 58 000 до 60 000 фунтов на квадратный дюйм. Когда сварной шов остывает, он сразу достигает своего полного предела текучести. Итак, положите 60 000 фунтов на квадратный дюйм против 36 000 фунтов на квадратный дюйм и угадайте, какой из них выиграет? Высокий предел текучести металла шва создает прочное соединение, но также вызывает деформацию.

Это искажение вызывает множество факторов, и в WPS должны быть описаны методы его предотвращения. Учитывайте неправильную последовательность сварки. Металл сварного шва постоянно воздействует на более мягкий основной металл, но если сварщик укладывает валики в определенной последовательности, искажение можно минимизировать – и WPS может описать эти последовательности. Указание того, где начинать и заканчивать каждый проход, может свести к минимуму вероятность такого искажения. Некоторые программы, такие как WeldCAD, позволяют рисовать сварной шов, определять последовательность сварки и нумеровать проходы; затем вы можете экспортировать файл в текстовый редактор WPS (см. , рис. 1, ).

Предварительный нагрев также может сыграть большую роль в минимизации искажений. Большинство сварщиков предварительно нагревают все, чтобы получить высокоуглеродистый материал. Некоторые говорят, что для низкоуглеродистой стали металл толщиной менее 1 дюйма не требует предварительного нагрева. Но некоторые металлургические диаграммы показывают, что структура может серьезно повлиять на структуру в зоне термического влияния (ЗТВ), начиная примерно с ¾ дюйма.

Это зависит от того, сколько ограничений находится в зоне сварного шва. Рассмотрим конструкцию, которая требует размещения четырех сварных швов в виде крестиков-ноликов.Эти пересекающиеся сварные швы создают напряжения, распространяющиеся во всех направлениях (называемые многоосными напряжениями), а предварительный нагрев сварного шва поможет снять часть напряжения. Если для металла требуется предварительный нагрев до 300 градусов по Фаренгейту, сварщик должен поддерживать нагрев до тех пор, пока сварка не будет завершена, и использовать одеяло для контроля скорости охлаждения. Чем больше нагревается деталь, тем медленнее она остывает, что приводит к меньшим искажениям.

Стандартный WPS может сказать, что нужно разогреть до определенной температуры, но не говорит, где и как именно разогревать.Дополнительные иллюстрации после стандартной формы WPS говорят о многом. Один из способов сделать это – вынуть раздел, требующий предварительного нагрева, с иллюстрации WeldCAD и разместить его подробно на отдельной странице. Подробные метки будут описывать, как предварительно нагреть секцию, со стрелками, указывающими на каждую сильно ограниченную область. Даже обученный сварщик может пропустить эти детали, но если они есть в WPS, он вряд ли пропустит их.

Хороший WPS также может служить ориентиром для инспектора сварки.Если инструкции WPS идут вразрез с основами сварки, он должен немедленно знать, что искать в сварном шве. Например, если WPS для проволочного процесса определяет слишком много гелия в качестве защитного газа, инспектор может найти слишком плоский профиль сварного шва. Если WPS дает неправильную силу тока или если указанное напряжение слишком велико, инспектор должен искать подрезы в сварном шве. Слишком высокое напряжение также приводит к чрезмерному разбрызгиванию. А если скорость подачи проволоки слишком высока, инспектор, скорее всего, увидит перекрытие в профиле сварного шва, потому что слишком много проволоки попадает в сварочную ванну.

Проектирование дефектов

Иногда дефекты сварного шва возникают реже из-за ошибки сварщика или плохого обучения, и в большей степени из-за того, что сама конструкция затрудняет работу сварщика. Конструкторы, имеющие опыт в сварке конструкций, знают, что по возможности следует избегать определенных элементов, но проблемы могут возникнуть у менее опытных инженеров-проектировщиков.

Рис. 2 Щелкните изображение, чтобы увеличить его. Руководители сварочных работ могут добавлять дополнительные примечания к стандартной форме WPS.Здесь прилагается чертеж сварного шва, а также информация о чистовой обработке шва.

Например, 1 дюйм. пластина, стоящая вертикально, с двумя пластинами, каждая толщиной 2 дюйма, параллельными друг другу по обе стороны от этой 1-дюймовой пластины. пластина. Для соединения сборки требуется четыре сварных шва с одной кромкой с канавкой, что создает сильно ограниченную и напряженную зону (особенно для таких материалов, как углеродистая сталь A36, хорошо известная своим разрывом пластин). Эта конструкция – одна из многих, которая, независимо от того, насколько талантлив сварщик, может привести к дефектам сварного шва или полным отказам из-за большого внутреннего напряжения.

Как правило, конструкции не должны иметь сильно закрепленных сварных швов там, где они не должны быть. Например, предыдущий пример можно было бы переделать так, чтобы 2-дюйм. пластина будет проходить через 1 дюйм. пластина. По-прежнему потребуются сварные швы со скосом канавки на концах 1-дюймового. пластины, но конструкция потребовала бы значительно меньшего напряжения и облегчила бы работу сварщика. И супервайзер сварки должен без колебаний позвонить дизайнеру, чтобы предложить изменения, в идеале до того, как сварщик зажжет дугу.

Если сварщик не может легко дотянуться до сварного шва, больше шансов, что его сварные швы будут иметь дефекты. Скажем, рабочий должен присесть под конструкцией и сваривать над головой под странным углом, чтобы получить толстое соединение с двумя пазами. Вращающиеся приспособления могут помочь для небольших деталей, или шов может быть скошен, чтобы сварщик мог подойти к нему сверху и произвести сварной шов со 100-процентным проплавлением с одной стороны. Конечно, если бы проектировщик мог устранить или переместить соединение так, чтобы сварщик мог получить к нему доступ с обеих сторон, даже лучше.

Другая распространенная проблема связана с переваркой. Неопытные дизайнеры могут увидеть тройник с 1 дюйм. пластины и, чтобы сохранить прочность на растяжение для сборки, необходимо сделать угловой сварной шов глубиной 1 дюйм с каждой стороны. Это создает различные проблемы. Поскольку угловой шов составляет более 3⁄8 дюйма, потребуется несколько проходов. Это тратит впустую время и сваривает металл, что в конечном итоге может дорого обойтись компании. Он также создает ненужное напряжение, которое может привести к растрескиванию сварного шва; использование такого большого количества сварочного металла также может вызвать перекрытие.В худшем случае, дефекты могут даже привести к вертикали члена Т оторваться от опорной плиты.

Хорошая конструкция сварного шва немного противоречит здравому смыслу, потому что в большинстве случаев большее количество сварочного металла не обеспечивает лучшего качества сварки. Для этого Т-образного соединения стандартные сварочные материалы могут рекомендовать определенные размеры сварных швов: в соответствии с AWS D1.1, 5⁄16 дюйма. галтели обычны на 1-дюймовом. плита, например. Но в идеале проектировщик должен рассматривать каждый сварной шов и определять минимальный размер сварного шва, чтобы удовлетворить требованиям прочности и безопасности, а не превышать его.Опять же, большее количество сварочного металла обычно не увеличивает прочность сварного шва. В действительности минимальное количество сварочного металла может обеспечить наиболее безопасное, экономичное и прочное соединение.

В то же время проектировщикам следует избегать угловых швов и по возможности использовать швы с разделкой кромок. Сварные швы с разделкой кромок не только вызывают меньшее напряжение, но и просто определяют размер сварного шва; Толщина пластины – это толщина сварного шва.

Ошибки проектирования включают выбор процесса. Некоторые компании, даже самые крупные, используют процедуры сварки, впервые написанные много лет назад, и из-за этого часто определяют неоптимальные процессы.Процедура может потребовать дуговую сварку защищенным металлом (SMAW или стержневую сварку), когда сварщик мог бы сделать гораздо лучшую работу, используя другой процесс. SMAW имеет свое место для определенных применений, но при этом образуется шлак, который может застрять в сварном шве и вызвать дефекты. Кроме того, он нагревается и имеет в среднем 2 дюйма. потеря шлейфа (длина неиспользуемого электрода, оставшегося после сварки).

Обычно сварщик использует меньше расходных материалов и тепла при сварке проволокой, такой как GMAW или порошковая сварка (FCAW).Для большинства применений толщиной 1 дюйм и менее импульсная газовая дуговая сварка (GMAW-P) лучше всего работает для минимизации искажений, а также для увеличения проплавления. Для самых толстых материалов лучше всего подходит дуговая сварка под флюсом (SAW).

Наконец, выбор материала особенно важен на этапе проектирования. Выбор трудносвариваемого материала приводит к большему количеству дефектов. Дизайнеры должны знать свариваемость материалов и использовать трудносвариваемые материалы только тогда, когда нет другого выбора.

Допустим, проектировщик делает вал и требует использовать высокоуглеродистую сталь 1045, которая придаст валу прочность на разрыв и жесткость, но не содержит химических добавок, которые помогут сварщику.А как насчет материала 4330 или 4340? Они содержат никель, который облегчает сварку, делает материал более пластичным и повышает прочность.

Рисунок 3 Щелкните изображение, чтобы увеличить. На этой странице WPS показано, где применить необходимый предварительный нагрев, а также угол наклона пистолета, который следует использовать сварщику.

Также верно, что никельсодержащий металл шва может облегчить сварку основного металла 1045. Но, учитывая цены на материалы, замена основного металла может иметь больший экономический смысл (в зависимости от количества металла, необходимого для работы).Разница в цене между таким материалом, как 1045, и никельсодержащим металлом, таким как 4340, может составлять всего 5-7 процентов. Между тем, наполнитель с высоким содержанием никеля может быть значительно дороже присадочного металла без никеля.

Предотвращение будущих дефектов

Как и любые проблемы с качеством при производстве, дефекты сварных швов редко, если вообще когда-либо, имеют только одну причину. Плохая сварка может быть результатом сочетания плохого качества изготовления, плохого WPS и инструкций сварщика, а также плохой конструкции.

Уловка для инспекторов сварки заключается в том, чтобы понять, как каждая из этих причин способствует возникновению проблемы сварки, и работать вместе с инженерами-проектировщиками и сварщиками в цехах, чтобы предотвратить как можно больше дефектов до начала сварки.