Как просвечивают сварочные швы на трубах

Обновлено: 10.01.2025

Для контроля качества сварного шва могут применяться различные методы, основанные на использовании разных материалов, приспособлений и устройств.

Государственными стандартами определены следующие способы, с помощью которых можно оценить, насколько качественно была проведена сварка и последующая зачистка сварных швов.

Визуальный осмотр

Самый простой и очевидный метод, призванный определить явные дефекты шва. Он может производиться без сторонних приспособлений либо с применением лупы.

В рамках подготовки к осмотру производится специальная обработка сварных швов: поверхность очищают от загрязнений и шлаков, некоторые виды сталей дополнительно подвергают химической обработке.

При осмотре оценивают размер сварного шва, замеряют обнаруженные дефектные участки. Если были обнаружены трещины, их границы определяют засверливанием, подрубкой, шлифовкой и завершающим травлением. Трещины обнаруживаются при нагреве металла, выявляясь зигзагообразными линиями.

Если должна быть произведена термическая обработка сварных швов, то внешний осмотр проводится и до процедуры, и после нее.

Просвечивание сварного шва

В этом случае используют гамма-лучи или рентген (пленку прикладывают с обратной стороны металлической заготовки). Если оборудование для сварных швов подвело, то в местах, где имеются дефекты, на пленке будут видны пятна более темного оттенка.

Именно так можно выявить шлаковые включения, непровар и поры. Метод не дает возможности выявить трещины, расположенные под углом менее пяти градусов относительно центрального луча и слипания металлов без шлаковой или газовой прослойки.

Этот метод позволяет определять дефекты в металлических заготовках толщиной до 6 сантиметров. Если в швах обнаруживаются дефекты, просвечивают удвоенное число стыков. Если дефекты снова обнаружены, то проверяют швы всех заготовок, выполненные этим сварщиком, а после удаления дефектов швы проверяют вновь.

Магнитографический метод

В его основе лежит обнаружение поля рассеивания, которое образуется на месте наличия дефектов при намагничивании заготовки. Рассеиваемые поля фиксируются на магнитной ленте, прижатой к поверхности швов. Запись проводится на дефектоскоп, а потом считывается. Если сварка и обработка сварных швов были проведены недостаточно качественно, то этот метод выявит трещины, поры, непровары, шлаковые включения.

С меньшей точностью таким образом можно обнаружить поперечные трещины, широкие непровары, округлые поры.

Метод подходит для работы с металлом толщиной в 0,4–1,2 сантиметра.

Проверка ультразвуком

Этот способ основан на отражении направленных пучков звуковых колебаний от металлов и несплошностей в нем. Он используется для контроля качества сварного шва в цветных металлах и стали.

Для того чтобы получить ультразвуковые волны, применяют пьезоэлектрические кварцевые пластины, вставленные в щуп. Отраженные колебания улавливаются искателями, преобразуются в электрический импульс, подаются на усилитель, воспроизводятся индикатором. Чтобы обеспечить акустический контакт, поверхность изделия покрывается автолом или компрессорным маслом.

Вскрытие шва

Этот способ используется при необходимости определить дефекты, которые подозреваются, но не были выявлены при использовании других методов. В этом случае применяется оборудование для сварных швов, которым вскрывается подозрительный участок соединения. В этом случае просверливается углубление диаметром несколько больше ширины шва, а потом поверхность шлифуется и протравливается раствором азотной кислоты. Границы шва при этом проявляются очень отчетливо.

Химический метод

До начала испытания необходима тщательная зачистка сварных швов от шлаков и загрязнений. В этом случае наружный слой металла обрабатывается четырехпроцентным раствором фенолфталеина либо накрывается тканью, пропитанной пятипроцентным раствором азотнокислого серебра. Изделие нагнетается смешанным с аммиаком воздухом, и в местах, где имеются локальные течи, азотнокислое серебро становится серебристо-черным, а фенолфталеин – красным.

Цветная дефектоскопия (ГОСТ 3242-79)

Полость дефекта наполняется флуоресцентным раствором, которая светится под действием ультрафиолетового луча.

Цветная дефектоскопия дает возможность выявлять дефекты при помощи проявляющей белой краски. В этом случае проявляется рисунок, повторяющий форму дефекта.

Такими методами можно выделить поверхностный дефект сварного шва – в основном это трещины, которые образуются в сварных соединениях.

Проба керосином

Этот метод может использоваться при необходимости определения плотности сварного шва на металлическом соединении толщиной до одного сантиметра. Он позволяет выявить дефекты, размер которых составляет от 0,1 миллиметра.

В этом случае шов покрывается суспензией из каолина либо мела и подсушивается, а другая сторона два или три раза смачивается керосином. Если шов проницаем, на поверхности, смазанной суспензией, проступят желтые жирные пятна.

Срок испытания составляет порядка четырех часов.

Испытание пневматикой

В этом случае с одной стороны шва создается избыточное воздушное давление, а другая промазывается мыльной пеной, на которой под воздействием воздуха, проникающего через неплотности, будут образовываться пузыри.

Вакуумный метод

Такие испытание предназначены для определения плотности днища резервуаров и прочих подобных конструкций. Они способны выявить сквозную неплотность размером от 0,1 миллиметра на металлических заготовках толщиной до 1,5 сантиметров.

Пенным индикатором в этом случае выступает мыльный раствор, а для создания вакуума применяют сегментные, плоские и кольцевые камеры.

Технологические пробы

Способ позволяет определить сплавление металла, характер излома (по металлу или шву), качество зачистки сварных швов, внутренние дефекты и непровары. Место соединения изучают при помощи лупы с десятикратным увеличением. В основном этот метод применяют при испытании сварочных материалов и новых технологий, а также при аттестации сварщиков.

Выявление склонности шва к коррозии

Этот способ предназначен для проверки склонности ферритных, аустенитных сталей и их сплавов к межкристальной коррозии и позволяет оценить качество оборудования для зачистки сварных швов. Образцы на протяжении какого-то времени подвергают воздействию особого раствора, затем моют, сушат и сгибают под углом 90 градусов. Если на поверхности появятся трещины, это будет означать, что образец не прошел испытания.

Металлографический метод

Этот способ позволяет определить глубину проплавления металла и наличия внутренних дефектов посредством осмотра образца, вырезанного поперек сварного шва абразивным или режущим инструментом (к примеру, может использоваться огневая резка или фрезер по металлу). Поверхность шлифуется и подвергается травлению реактивами, которые позволяют точно выявить ее структуру.

Подобные исследования дают возможность достаточно точно определить, насколько четко соблюдалась технология сварки и обработки швов.

Проверка на твердость

Этот способ используют для проверки качества термической обработки швов. Применяется на трубопроводах их хромомарганцевых, углеродистых и легированных сталей ферритных и перлитных классов.

Твердость измеряется по окружности стыков на изделиях, диаметр которых составляет более 100 миллиметров.

Наша компания предлагает инструмент для зачистки сварных швов, который даст возможность безупречно завершить обработку заготовки от сторонних примесей, осуществив обработку и удаление сварного шва, а также подготовку изделия к финишной обработке.

Предлагаемое нами оборудование может использоваться при малом и потоковом производстве, может применяться для обработки алюминия, меди, стали, нержавеющей стали и т.д. Эти изделия способны заменить традиционные шлифовальные круги, абразивные пасты, фрезер по металлу, которым также в некоторых случаях может выполняться зачистка сварных швов на сгибах.

Способы контроля качества сварочных швов

Качество сварочных работ и сварных соединений сильно влияет на прочность конструкций или герметичность резервуаров. Несоответствие сварных швов заданным характеристикам приводит к разрушениям конструкций с катастрофическими последствиями, то же относится и к системам, работающим с сосудами и трубопроводами под давлением.

Поэтому после сварочных работ в обязательном порядке готовое изделие подвергают испытаниям и контролю на предмет обнаружения дефектов в сварных соединениях.

Все процедуры по контролю над качеством сварки определены ГОСТом или руководящими документами. В них также указаны допустимые нормы погрешностей. После испытаний составляется акт и протоколы с результатами измерений.

Методы проверки

Контроль качества сварочных работ, выполняемых на производстве, может быть разрушающим и неразрушающим. Первые методы используются выборочно. Проверяется одно или несколько изделий из большой партии, или часть металлоизделия в строительной конструкции.

Оно проверяется по различным параметрам определенным протоколом испытаний. Но главным образом используют специальные приборы или материалы позволяющие проверить качество сварных соединений без разрушения конструкции.

Основными способами неразрушающего контроля качества сварки являются:

визуальный;
капиллярный;
проверка на проницаемость;
радиационный;
магнитный;
ультразвуковой.

Имеются и другие способы и виды контроля качества сварки, но в силу своей специфики они не получили распространения.

Проверка состояния сварных швов не является одноразовым актом, это результирующий этап, который показывает, как работает система контроля качества на предприятии.

Для минимизации дефектов сварочных соединений проводят операционный контроль работ. Регулярно проводится аттестация, на которой комиссия сначала дает разрешение на сварку контрольного соединения. При прохождении сварщиками этого испытания проверяются теоретические знания.

Перед началом работ проверяется квалификация сварщика, у него должно быть удостоверение на право сваривания определенных марок стали и наряд-допуск.

Инженер по сварке и контролер из службы техконтроля проверяют качество сборки, состояние кромок, работоспособность сварочного аппарата, контролирует температуру прогрева, если это предусмотрено нормативно-технической документацией.

Контроль качества сварочных материалов осуществляется с момента поступления их на предприятие и до использования на сварочном посту. Проверку электродов проводят на каждом этапе хранения и использования, при необходимости их прокаливают.

При непосредственном проведении работ проверяют, какой режим сварки используется, дуговая сварка, аргонодуговая или иной вид сварки. Проверяют порядок наложения швов, размеры слоев и всего соединения.

Если предусмотрены специальные требования в проектно-технической документации, то и их реализацию. По завершении сваривания проверяет наличие клейма сварщика.

Внешний осмотр

Любая проверка качества сварных швов начинается с визуального контроля. Осматривают все 100% сварных соединений. Сначала проверяют геометрию и форму шва.

Визуальный контроль помогает выявить, наряду с наружными, часть внутренних изъянов. Так, переменные по габаритам валики швов и неравномерные складки говорят о непроварах, возникающих из-за частых обрывов электрической дуги.

Перед началом работ со сварных соединений удаляют шлак, окалины прочие загрязнения. Чтобы лучше можно было разглядеть дефекты, швы обрабатывают азотной кислотой (10%). Это придает матовость шву, что облегчает поиск изъянов.

После обработки кислотой необходимо провести тщательную протирку спиртом, чтобы предупредить ее вредное влияние на сплав.

Для повышения качества проверки можно использовать фонарь и оптическую лупу. Для контроля геометрических размеров применяют штангенциркуль и шаблоны.

Капиллярный метод

Данный способ контроля использует свойство жидкости затягиваться в очень мелкие капилляры. Быстрота и степень проникновения внутрь материала связана с его смачиваемостью и диаметром капилляров. Больше смачивается сплав и тоньше капилляры – глубже проникает жидкость.

Капиллярный способ контроля качества шва позволяет иметь дело не только с любыми металлами, но и с керамикой, пластмассой, стеклом. Главное его применение связано с проявлением внешних изъянов, которые невозможно или трудно определить невооруженным глазом. Иногда, используя, к примеру, керосин, можно обнаружить сквозные дефекты.

Способ очень простой, работает со времен возникновения потребности проверки сварочных швов. Для него даже разработан специальный ГОСТ 18442-80.

В капиллярном методе контроля качества сварки используют пенетранты – вещества, имеющие малое поверхностное натяжение и сильный цветовой контраст.

Проникая в дефектные зоны, и подсвечивая их, пенетранты визуализируют изъяны сварки. Их делают на основе воды, керосина, масла для трансформаторов и прочих жидкостей.

Наиболее чувствительные пенетранты могут проявить дефекты диаметром от 0,1 микрона. Капиллярный метод контроля качества сварки эффективен для дефектов до 0,5 мм шириной. При больших диаметрах пор или трещин он не работает.

Способ с применением пенетрантов заключается в очистке поверхности, нанесении контрольной жидкости и проявлении изъянов. Очень эффективен способ контроля сварных соединений с помощью керосина.

Несмотря на разнообразные приборы контроля качества сварки, проверку этим способом используют до сих пор. С одной стороны наносят раствор мела, дают время для сушки, затем с другой стороны шов смазывается керосином. Бракованные места проявляются через несколько часов в виде темных пятен.

Проверка сварных соединений на проницаемость

В случае применения сварки при изготовлении резервуаров требуется контроль герметичности. Для этого проводят испытания на непроницаемость соединений. Контроль качества проходит с применением газов или жидкостей.

Суть метода основана на создании большой разности давлений между наружной и внутренней областью емкости. При сквозных изъянах в сварном шве жидкость или газ будут переходить из области с высоким давлением в область с низким давлением.

В зависимости от используемого вещества и способа получения избыточного давления контроль проницаемости осуществляют пневматикой, гидравликой или вакуумом.

Пневматический способ

Применение пневматического метода контроля качества сварки требует накачивания резервуара каким-либо газом до давления величиной 150% от номинального.

Затем все сварные швы смачивают мыльным раствором. В местах протечек образуются пузыри, что очень легко фиксируется. Для лучшей визуализации используют добавку аммиака, а шов покрывают бинтом пропитанным фенолфталеином. В местах протечек появляются красные пятна.

Если нет возможности накачать емкость, то применяют способ обдува. С одной стороны шов обдувается под давлением не менее 2,5 атмосферы, а с другой обмазывается мыльным раствором. Если имеется брак, то он выявится в виде пузырьков.

Гидравлический способ

При гидравлическом способе контроля качества сварки проверяемая емкость заполняется водой или маслом. В сосуде создается избыточное давление, которое больше номинального в полтора раза.

Затем в течение определенного времени, обычно 10 минут, область вокруг шва обстукивают молотком со скругленным бойком. При наличии сквозного дефекта сварки появится течь. Если избыточное давление невелико, то время выдержки резервуара увеличивают до нескольких часов.

Магнитная дефектоскопия

Явление электромагнетизма используется в магнитных дефектоскопах. Каждый металл имеет свою степень магнитной проницаемости. При прохождении через неоднородные материалы магнитное поле искажается, что говорит о присутствии инородных элементов внутри структуры.

Это используется в приборе для контроля качества сварки. Он вырабатывает магнитное поле, которое проникает в исследуемый металл. Неоднородности фиксируются магнитопорошковым или магнитографическим способом.

В первом случае на сварной шов наносят ферромагнитный порошок. Там где происходит скопление порошка вероятнее всего непровар, нет сплошного соединения. Порошок может быть сухим или влажным, с примесью масла или керосина.

Во втором случае на шов накладывают ферромагнитную ленту. Затем ее пропускают через прибор, где анализируют все аномалии, зафиксированные на ленте, и определяют дефекты сварки.

Магнитный способ контроля качества имеет ограничения, связанные с самим принципом действия прибора. Он может проверять качество сварных соединений только ферромагнетиков, к которым некоторые стали и цветные металлы не относятся. Соответственно, такой способ контроля имеет ограниченное применение.

Ультразвуковая дефектоскопия

Для контроля качества сварки применяют ультразвук. Принцип действия аппарата основан на отражении ультразвуковых волн от границы соединения двух сред с различными акустическими свойствами.

Датчик и излучатель плотно прикладывают к исследуемому материалу, после чего устройством вырабатывается ультразвук. Он проходит через весь металл и отражается от задней стенки, возвращаясь, попадает на приемный сенсор, который в свою очередь преобразует ультразвук в электрические колебания. Прибор представляет полученный сигнал в виде изображения отраженных волн.

Если внутри металла присутствуют какие-нибудь изъяны, датчик зафиксирует искажение отраженной волны. Опытным путем установлено, что различные дефекты сварки по-разному себя проявляют на ультразвуковом дефектоскопе. Это позволило провести их классификацию. При соответствующем обучении специалист может точно определить вид брака в шве.

Способ контроля качества сварных соединений ультразвуком широко распространился благодаря простоте и удобству применения, относительно недорогому оборудованию, безопасности использования по сравнению с радиационным методом.

Минусом способа является трудность расшифровки графического изображения. Контроль качества соединения может сделать только сертифицированный специалист. Его проблематично использовать для контроля крупнозернистых металлов типа чугуна.

Радиационный метод

Для контроля качества сварки используют радиационные методы и устройства. По сути это тот же рентгеновский аппарат, используемый в больницах, или прибор с источником гамма-излучения, приспособленный для облучения сварных соединений.

Он основан на способности этих лучей, проникать через любые материалы. Интенсивность проникновения зависит от вида исследуемых веществ. Благодаря этому на фотопленке, стоящей за исследуемым изделием, остается изображение, характеризующее состояние данного материала.

Все дефекты сварки в виде неоднородностей выявляются на пленке. Метод контроля очень точный, но дорогой и вредный для людей, требует подготовительных работ по установке защитных экранов и проведения организационных мероприятий.

Оформление документации

Для проведения сварки предусматривается специальный журнал. Он является первичным документом, оформляющийся по требованиям СНиП. Проектная организация составляет перечень узлов в металлоконструкции, которые необходимо сдать заказчику с оформлением сварочных документов.

Помимо журнала, сварочные работы сопровождает схема стыков, прилагаются сертификаты на расходные материалы (электроды, флюс или присадочную проволоку) и акты по контролю качества снаружи изделия.

Если проводились ультразвуковые или иные специфические исследования, то результаты и заключения по ним также прилагаются.

Все это позволяет говорить о качестве сварке и надежности конструкции. Только после сдачи в полном объеме сварочной документации производятся дальнейшие процедуры по принятию металлоконструкций объекта.

Сварка труб «на просвет»

О том, как осуществляется сварка на просвет, часто спрашивают даже профессиональные сварщики. Это особенно актуально сейчас, когда работодатели стали требовать повышения качества сварочных работ при сварке водопроводных труб, труб системы отопления, газовых труб и т.д. При этом качество сварных швов стали строго контролировать при помощи ультразвука. Поэтому новичку после ПТУ или техникума, который не имеет большого опыта сварочных работ, очень сложно качественно сварить трубы. Однако выход есть – достаточно некоторое время потренироваться варить трубы в гараже. При этом не следует пугаться такой работы – ведь начинающий сварщик получает опыт. Поскольку, только постоянно совершенствуясь, можно добиться высокого качества сварного шва. Все люди, которые сейчас производят сварку под просвет, тоже когда-то учились. В статье мастер сантехник расскажет, что такое сварка на просвет, как правильно провести состыковку элементов трубы, какие нужны настройки оборудования и как надежно заполнить шов.

Что значит «сварка на просвет»

Свое название этот способ получил потому, что такое соединение труб проверяется методами радиографического контроля. При его проведении шов раньше просвечивали рентгеновскими лучами для выявления изъянов. Сейчас для контроля применяются ультразвуковые аппараты. Однако чаще под термином «сварка на просвет» подразумевается соединение труб с зазором между ними. Соединяемые отрезки труб именуют катушками. Такой способ также называют сваркой под просвет.

Прежде чем варить трубу необходимо подготовить металл в зоне стыка. Торцы должны быть отрезаны ровно, иначе наложить надежный шов будет затруднительно. С кромок снимаются фаски, чтобы угол между ними был 65 — 70˚. Поверхности на расстоянии не менее 3 см от торцов зачищаются шлифовальной машинкой или металлической щеткой до блеска снаружи и изнутри. Участки, изменившие цвет после обработки шлифмашинкой удаляются. Заусенцы убираются напильником. Острые края кромок притупляются до 2 мм, иначе они быстро расплавятся. Затем поверхности обезжириваются ацетоном.

Не менее важна и подготовка электродов. Их, перед началом работы, прокаливают в печи при температуре 380 — 400˚C в течение двух часов. Для продолжительного хранения электроды кладут в специальный пенал, в котором поддерживается температура на уровне 80˚С. Контейнер для этой цели можно изготовить самостоятельно из трубы ППУ. Когда нет возможности длительного прокаливания, электроды сушат горелкой в течение полутора минут слабым пламенем. Такой метод запрещен правилами, но в аварийной ситуации выбирать не приходится. Поскольку покрытие электродов быстро высыхает и опять набирает влагу, сушить более двух штук одновременно не следует.

Этот этап очень важный, выполняйте его предельно внимательно. От правильности сборки полностью будет зависеть успех сварного соединения.

По правилам необходимо состыковать трубу и прихватить ее. Делать это нужно так, чтобы был соответственный зазор для полного провара, не было смещения. Так же хотелось бы отметить, что трубы бывают с эксентриситетом (не совсем круглые). По правилам допускается 1 мм, но все-равно это много и в корне шва могут быть не сплавления из-за смещения и эллиптичности труб.

Для стыковки труб берут ровный уголок или швеллер, на который их укладывают и выставляют зазор, который может быть примерно от 2 до 3 мм. Обычно его обеспечивают диаметром электрода, который просто вставляется в стык между двумя трубами. Если вы варите электродом 2,5 мм. то, соответственно, и зазор будет столько же.

При толщине стенок от 10 мм величина зазора выставляется 3 мм. При стыковке также нужно учитывать погрешность, которая возникает при прихватке из-за нагрева металла в ее точках. Возникающие термические напряжения стягивают трубы, поэтому зазор увеличивают на несколько десятых долей миллиметра.

Для более надежной стыковки так же можно применить магниты. Их можно закрепить с двух сторон.

Настройка режима сварочного аппарата

Для сварки трубы под просвет рекомендуется использовать сварочный аппарат постоянного тока. Работа проводится в режиме прямой полярности, когда электрод подключен к плюсу, а труба к минусу. Величина сварочного тока устанавливается в зависимости от толщины стенок трубы и диаметра электродов. Точное его значение в каждом случае подбирается опытным путем. Однако независимо от размера труб создание корня сварного шва проводится электродами диаметром 2,5 мм при минимально возможном токе. Попытки использования тройки для ускорения процесса кончаются плачевно.

Оптимальную величину сварочного тока подбирают на какой-либо металлической поверхности. Для начала выставляется 50 — 60 ампер. Если при опробовании дуга стабильна, нужно без усилия коснуться поверхности расплавленного металла кончиком электрода — он не должен прилипать. Сбавляя ток, подбирается его максимально малое значение, при котором дуга горит стабильно.

Для сварки трубы диаметром 133 мм и толщиной стенки 4 понадобится ориентировочный ток 50А, в процессе работы его можно корректировать. Прихватка ставится сначала с одной стороны трубы, потом, соответственно, напротив. Если это необходимо, корректируется зазор между трубами. Третья прихватка ставится на 90˚ от первой, а четвертая напротив третьей.

После постановки прихваток необходимо их хорошо зачистить. В их начале и конце необходимо сделать запилы, чтобы устранить возможные дефекты (несплавления и поры).

Схема сварки труб «на просвет»: 1 - Корень шва; 2 - Заполняющий шов; 3 - Облицовочный шов

Сварку удобней проводить, если прихваченные трубы будут находиться в полупотолочном положении. Это обеспечит свободный доступ к стыку. На нижней части соединения наносится отметка. Отступив от нее 1 — 3 см начинают сварку корня шва под просвет. Дуга зажигается на фаске или ее внешнем краю, но не на поверхности трубы. На потолочной части стыка кончик электрода находится в зазоре с постепенным движением вверх. Для формирования обратного валика дуга должна гореть внутри трубы.

При движении электрода без поперечных отклонений нужно следить, чтобы оплавлялись обе кромки. Если плавится только одна сторона, следует остановиться и повторить проход. Горение дуги снаружи означает, что стык стянулся. Его можно прорезать большим током, но предпочтительней аккуратно расширить болгаркой. Если наплавляемый корневой шов провисает, значит, завышен сварочный ток или электрод движется медленно.

Если представить торец трубы в виде циферблата часов, то при выходе на 40 минут электрод начинают раскачивать на половину диаметра между кромками. В результате образуется технологическое окно, через которое можно следить за формированием внутреннего валика. При сварке тонкостенных труб небольшого диаметра оно только намечается, но не стоит проплавлять на этом месте сквозную дыру. Электрод продвигается без колебательных движений, меняется только положение держака, чтобы обеспечить стабильность дуги при минимальном токе.

После выхода на 50 минут держатель отклоняется от себя, чтобы дуга горела на краю валика. Продавливать электрод внутрь трубы как на потолке не надо, так как могут получиться прожоги. Чтобы внутренний валик получился ровным, прихватка при подходе к ней шва срезается, края развальцовываются. С готового корня сбивается шлак, металл зачищается до блеска металлической щеткой.

Заполнение выемки, образовавшейся после проведения предыдущей операции, выполняется короткой дугой. Для плавления кромок электрод ведется по краям сварочной ванны. При работе нужно следить за появлением стартовых пор, которые образуются при розжиге дуги во время сварки на ветру. Их зашлифовывают под нуль болгаркой. Опытные сварщики накладывают дополнительный шов сверху и снизу стыка, не касаясь вертикали.

В заключение на зачищенное заполнение накладывается облицовочный шов. Его выполняют равномерными по амплитуде колебательными движениями без резких рывков, следя за тем, чтобы дуга не выходила за пределы сварочной ванны. Чтобы шов не проваливался посередине, электрод на краткие мгновения задерживается на кромках. Если он получается излишне чешуйчатым, добавляется сварочный ток. После завершения сварки со шва удаляется шлак, утолщения, образовавшиеся в местах розжига дуги, зашлифовываются. Поверхность возле стыка очищается только металлической щеткой.

Ошибки и дефекты

В процессе сварки у начинающего сварщика могут появиться некоторые дефекты. Сварка на просвет не должна их содержать. Поэтому стоит рассмотреть причины появления недочетов.

Самая большая ошибка, которая возможна при сварке – это непровар. Если он имеет место быть, то это говорит об очень низкой подготовке сварщика (а точнее об ее отсутствии). Таких сварщиков не допускают для работы с трубами вообще (на любом объекте). Однако это не повод опускать руки – надо тренироваться.

Весь остальной брак (провисы, неаккуратные швы и т.д.) связан с несоблюдением технологии и техники сварочных работ, описанных в данном материале. Чтобы не ошибаться в будущем, необходимо четкое соблюдение следующих правил:

Сварочные работы должны производиться только на короткой дуге.
Варить следует не отрывая электрода.
Тщательно подбирать ток.
Разделывать трубу следует правильно.
Необходимо тщательно осуществлять зачистку поверхностей.
Следует правильно прокаливать электроды.
При сварке следует тщательно прикрывать место работы от ветра и дождя/снега.
Использовать только качественные сварочные аппараты и электроды.

При освоении этого вида сварки главное научиться наплавлять корень шва. Для тренировки можно взять две металлические пластины толщиной 10 мм и прихватить с зазором, не забывая о подготовке стыка. Закрепляя их под разными углами, отрабатывают навыки сварки на просвет по горизонтали, вертикали, потолке.

В случае, если с первого раза не получилось правильно сварить трубы (а с первого раза вряд ли у всех получится), не стоит расстраиваться – необходимо учиться.

Дефекты сварных швов — виды, методы контроля и устранения

Металлоконструкции, сваренные из металла, востребованы в разных сферах жизнедеятельности. Однако во время выполнения сварочных работ могут возникать разного рода дефекты сварных швов. Они сокращают возможный срок службы соединения и снижают уровень безопасности готового изделия. В статье мастер сантехник расскажет, о причинах возникновения дефектов сварных швов и способах их устранения.

Что такое дефекты сварных соединений

Размерные параметры сварного соединения четко определены государственными стандартами, при этом свой ГОСТ есть у каждого вида сварки. Любые отклонения от установленных нормативно-техническими документами показателей считаются дефектами. Возникают они как при проведении сварочных работ, так и при нарушении требований в процессе подготовки соединяемых элементов и сборке конструкций в единое целое.

Виды дефектов сварочных швов

В силу разных обстоятельств сварочные стыки могут иметь повреждения, влияющие на их прочностные характеристики. Все виды дефектов сварных соединений разделяются на три основные группы:

Наружные дефекты. К данной группе относят неравномерность формы стыкового соединения, наплывы, трещины, прожоги металла, подрезы шва, кратеры и другие изъяны, возникающие на поверхности. Обнаружить их можно при визуальном осмотре;
Внутренние дефекты. Это может быть некачественное сплавление металла, пористость и трещины, сторонние включения (оксидные, шлаковые и неметаллические) и другие, находящиеся внутри шовного соединения;
Сквозные дефекты. Сюда относят трещины, подрезы, прожоги и другие повреждения, которые изнутри проходят на внешнюю поверхность сквозь шовное соединение.

Дефекты любого вида не допускаются в сварных соединениях и подлежат устранению, особенно касается это случаев, когда металлоконструкции выступают составляющими элементами несущих конструкций и должны выдерживать интенсивные нагрузки.

Характеристики и причины основных дефектов сварки

Не в каждом случае качество сварки соответствует установленным требованиям. Классификация дефектов сварных соединений в полном составе изложена в ГОСТ 30242-97. Но среди всех обозначенных в документе изъянов выделяют основные, которые чаще обычного выявляются при контроле и обследовании соединительных стыков.

Дефекты формы и размеров сварных швов снижают прочность и ухудшают внешний вид шва. Причины их возникновения при механизированных способах сварки - колебания напряжения в сети, проскальзывание проволоки в подающих роликах, неравномерная скорость сварки из-за люфтов в механизме перемещения сварочного автомата, неправильный угол наклона электрода, протекание жидкого металла в зазоры, их неравномерность по длине стыка и т.п. Дефекты формы и размеров швов косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов в шве.

Для сварочных швов наибольшую опасность представляют трещины. Они способны спровоцировать мгновенное разрушение металлических конструкций и привести к трагическим последствиям.

Причинами появления трещин могут быть:

Неправильное расположение стыков;
Резкое охлаждение места сварки;
Неправильный выбор материалов;
Кристаллизация металла вследствие чрезмерно высоких температур.

По размеру различают микро- и макротрещины, по типу образования – поперечные, продольные и радиальные.

Вне зависимости от видов и причин возникновения трещины – это недопустимые дефекты сварных соединений металла.

Это образующиеся на наружной поверхности шовного валика продольные углубления. Если на шве есть подрез, то в месте его появления уменьшается сечение шва, а также образуется очаг концентрации напряжения.

Превышенная величина сварочного тока – основная причина появления таких дефектов. Довольно часто наблюдаются подрезы в горизонтальных швах.

Это натекший на поверхность избыток металла, который не имеет должного сплавления с соединяемой поверхностью.

Часто наплыв возникает при сварке стыковых или угловых швов в горизонтальном положении. Образуется при недостаточном прогреве основного металла, избытка присадочного материала, наличия окалин на соединяемых кромках.

Такие дефекты являют собой сквозное отверстие, возникшее вследствие вытекания из сварочной ванны расплавленного металла. В данном случае с другой стороны отверстия как правило образуется натек.

Прожог может быть вызван слишком медленным передвижением электрода по линии сваривания, повышенным сварочным током, неплотным прилеганием к основному металлу прокладки или же недостаточной ее толщиной, большим зазором между соединяемыми кромками.

Эти дефекты появляются в результате большого сварочного тока или недостаточной скорости сварки. Из-за этого готовое изделие становится очень хрупким. Пережженный метал можно лишь вырезать, а металлы заново заварить.

Если на сварочном шве обнаружены локальные несплавления между основным и наплавленным металлом, то дефект такого типа называют непровар. Он существенно понижает прочностные свойства шва и соответственно всей конструкции.

Причины непроваров состоят в следующем: чрезмерно высокая скорость сваривания, некачественная подготовка кромок к сварному процессу, наличие ржавчины, окалин и других загрязнений на соединяемых поверхностях.

Образующиеся вследствие обрыва сварочной дуги углубления в соединительном валике называют кратерами. Такие изъяны существенно уменьшают сечение стыка, что негативно сказывается на прочности.

Кратер опасен тем, что внутри него могут находиться усадочные рыхлости, приводящие к появлению трещин.

Поверхностные дефекты в виде полости. Понижают прочность соединительного стыка и провоцируют образование трещин.

Свищи имеют произвольную форму, могут возникать как на внешней поверхности, так и внутри шва.

Поры – это заполненные газами полости, образующиеся при повышенном газообразовании внутри металла.

Возникают при наличии разнообразных загрязнений на свариваемых поверхностях, при повышенной скорости сварки, а также повышенной вместительности углерода в используемом присадочном материале.

Качество шва существенно ухудшают сторонние включения – оксидные, шлаковые, вольфрамовые, флюсовые и другие включения.

Главная ошибка, приводящая к их наличию – неправильный режим сварки. Любое из присутствующих включений понижает прочность и надежность соединения и подлежит устранению.

Причины появления дефектов

Каждый из всех встречающихся дефектов возникает вследствие конкретных факторов. При этом выделяют причины образования дефектов сварных соединений общего характера:

Использование некачественных расходных материалов для сваривания элементов;
Несоблюдение сварочных технологий;
Низкое качество металла, из которого создаются конструкции;
Некачественное или неисправное оборудование;
Неправильный режим сварки;
Технологические ошибки, вызванные низкой квалификацией сварщика.

Чтобы металлоконструкции получались качественными и выносливыми, следует строго соблюдать нормы сваривания и доверять работы профессиональным сварщикам.

Методы выявления дефектов

Выявление дефектов сварных соединений осуществляется следующими способами:

Визуальный осмотр и обмер стыковочных швов;
Испытания стыков на непроницаемость;
Определение дефекта сварного соединения специальными приборами;
Испытания образцов на прочность в лабораторных условиях.

Осмотр сварочного шва осуществляется только после очистки его от шлака, устранения застывших брызг металла и других типов загрязнений.

Проверке подлежат размеры и правильность формы соединений, наличие или отсутствие прожогов, кратеров, трещин, свищей и других погрешностей.

Испытание непроницаемости позволяет выявить дефекты сварных соединений трубопроводов, например, поры, трещины, сквозные непровары. Проверяются конструкции несколькими способами:

Обдуванием или заполнением швов воздухом;
Поливом струей воды или наполнение отсеков водой под давлением;
Смазыванием швов керосином.

Если в ходе проверки обнаружен дефект, то деталь возвращается на дополнительную обработку.

Способы устранения дефектов

Любой сварочный процесс сопровождается образованием дефектов, вне зависимости выполняется он инвертором, полуавтоматом, трансформатором или другим оборудованием. При этом выделяют недопустимые и допустимые дефекты сварных соединений, по сложности которых определяется пригодность или непригодность конструкции к дальнейшей эксплуатации.

Способы устранения дефектов сварных соединений выбираются с учетом типа обнаруженного повреждения:

Прожоги исправляют тщательной зачисткой стыка с последующей его заваркой;
Для устранения подрезов выполняется наплавка тонкого соединения по всей линии дефекта;
Исправление трещины осуществляется методом ее полного рассверливания, вырубкой шва на проблемном участке, очисткой поверхностей и повторным завариванием с соблюдением сварочной технологии и действующих нормативов;
Непровары удаляются путем их вырезания и повторного сваривания;
Свищи и кратеры вырезаются до достижения основного металла, после чего по-новому завариваются;
Наплывы аккуратно срезаются, но при этом обязательно следует проверить срез на предмет наличия непровара;
Деформация при сварке устраняется термическим или термомеханическим способом;
Все типы дефектов с посторонними включениями устраняют вырезкой и завариванием.

Если в ходе обследования обнаружены технологические дефекты сварных соединений труб, то устранять их следует строго в соответствии нормативных требований одним из методов:

Механическим без последующей заварки;
Механическим с завариванием места выборки;
Вырезкой участка трубы, на котором присутствует дефект;
Полным удалением шовного соединения и выполнением нового.

При проверке на прочность и герметичность газораспределительных сетей разрешается исправлять дефекты сварных соединений газопроводов в случае, когда сварочный процесс выполнялся дуговой сваркой и не допускается при сваривании газовой сваркой.

Методы контроля сварных соединений

Тот факт, что влияние дефектов на качество сварной металлоконструкции максимизирует риски разрушения изделий доказывать не нужно. Чтобы в процессе сваривания получать действительно надежные, прочные и выносливые конструкции, после завершения работ должен проводиться контроль качества сварных соединений.

Осуществляется контроль сварочных швов поэтапно:

Предварительный. Включает проверку марки металла, качества заготовок, кислорода, присадочной проволоки и других расходных материалов;
Контроль в ходе сварочных работ. Подразумевает постоянные проверки режима сварки, исправности оборудования, осмотр швов и измерение их специальными шаблонами. При выявлении отклонений от установленных стандартов сразу же можно провести удаление дефектов сварных соединений;
Контроль готовой конструкции. Внешние дефекты можно увидеть при обычном осмотре. При необходимости стыки проверяются на плотность, а также подвергаются другим испытаниям.

Все методы контроля сварных соединений разделяются на две группы – разрушающие и неразрушающие. Как правило для выявления дефектов применяются неразрушающие методы, к которым принадлежат:

Ультразвуковая дефектоскопия;
Магнитный контроль;
Цветная дефектоскопия;
Радиационная дефектоскопия;
Капиллярная дефектоскопия;
Контроль стыков на проницаемость и другие методы обнаружения дефектов сварных соединений.

Методы разрушающего контроля подразумевают испытания отобранных образцов и применяются в основном при необходимости получить параметры сварного шва и зоны термического влияния. Контроль осуществляется химическим анализом, механическими и металлографическими испытаниями.

В сюжете - Неразрушающие методы контроля качества сварных швов

В сюжете - Дефекты сварных соединений

В сюжете - Главные ошибки начинающих сварщиков

Чтобы сварочный шов по всем параметрам соответствовал стандартам качества и заданным требованиям, то начиная с подготовки подлежащих соединению элементов и до окончания сварочного процесса необходимо осуществлять контроль. Это позволит предотвратить основные дефекты сварных соединений или же оперативно их устранить.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Сварка труб «на просвет»

Виды контроля качества сварных соединений

Среди обязательных этапов любых сварочных работ находится проверка качества швов. Благодаря такому подходу, специалист может выявить недоработки, которые негативно сказываются на прочности соединения. Своевременное устранение производственных дефектов позволяет продлить срок службы металлоконструкции. Как проверить качество сварного шва? Конечно, это можно оценить визуально. Но это далеко не точный и не единственно доступный метод контроля.

Ни один специалист, даже самый опытный, визуально не сможет определить наличие пустот и трещин внутреннего характера. Здесь необходим совершенно иной подход. На больших предприятиях качество мониторится контроллером сварочных работ. А во всех остальных случаях ответственность ложится на плечи самого исполнителя. Далее мы рассмотрим разные существующие варианты проверки швов, помимо визуального контроля.

Методы контроля качества сварных швов

На практике применяются разные средства технического контроля, которые отличаются нюансами в работе; обладают разными достоинствами и недостатками. Тем не менее, весь их функционал ориентирован на то, чтобы определить прочность и долговечность сварочного шва. Качество соединения двух металлических заготовок можно предсказать. Ведь в большей части оно зависит от мастерства исполнителя и качества используемых расходников. Обладая этими данными, несложно предусмотреть итог контроля. Однако, лучше выполнить несложные процедуры контроля, чтобы объективно убедиться в надежности соединения.

Самым распространенным способом определения качества сварного шва остается визуальный. Наряду с ним используются магнитный, капиллярный и радиационный виды контроля. Конечно, существуют и другие варианты, но перечисленный выше являются максимально простыми и наиболее часто востребованными. Желательно практиковать пооперационный контроль качества. Сначала сварочный шов осматривается, после этого выполняется капиллярное исследование образца и т.д.

Визуальный контроль

Наиболее доступный способ определить качество сварных соединений. Для внешнего осмотра не нужны никакие дополнительные приборы или материалы. Достаточно иметь хорошее зрение и обладать внимательностью к деталям. Сварное соединение необходимо рассматривать как можно тщательнее. Говорить о хорошем качестве можно только тогда, если нет видимых дефектов, сколов, трещин; а шов характеризуется одинаковой шириной (высотой) по всей длине. Очень важно, чтобы не было грубых дефектов сварки: складок, наплывов, непроваренных участков.

Чтобы максимально эффективно контролировать качество сварного шва, стоит в перечень используемых инструментов включить хорошую лампу, лупу, штангенциркуль и рулетку. Эти инструменты понадобятся, чтобы найти дефект, определить его размеры и наметить пути устранения проблемы. Простейшие приспособления, конечно, не позволяют полноценно контролировать качество сварки, но станут первым шагом на пути к этому.

Капиллярный контроль

Проверенный временем способ дает возможность проверить сварной шов на прочность. Суть его сводится к тому, что для проверки применяются специальные жидкости с высокой текучестью. Они проникают в самые тонкие пустоты, которые принято называть капиллярами.

Данный метод дает возможность проверить качество сварного соединения с любого состава. Он отлично подходит в ситуациях, когда есть потребность в проверке скрытых дефектов сварного соединения при ограниченном бюджете на проверку. Здесь нет потребности в дорогостоящем оборудовании, а исполнить манипуляции сможет даже новичок.

Жидкости, которые применяются в капиллярной методе оценки, называются пенетрантами. Это походное слово от английского «penetrant», что переводится как «проникающая жидкость». Для них характерно малое поверхностное натяжение. Благодаря такому свойству, субстанция легко проникает в капилляры, которые могут образоваться во время сварки. Говоря проще, пенетранты проникают в пустоты, окрашивают их, делая видимыми для человеческого глаза.

На практике используются разные растворы, каждый из которых можно приготовить самостоятельно. Они отличаются не только химическим составом, но и свойствами. На практике чаще всего применяются пенетранты, изготовленные на основе воды либо другой органической жидкости – бензола, скипидара и т.д. Именно они наиболее чувствительны к самым незначительным дефектам.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.

Проверка сварных швов на герметичность

На капиллярно методе испытания сварочного шва не заканчиваются. Важно определить степень герметичности стыка. Метод, который применяется в данных целях, называется по-разному: пузырьковый, гидроиспытание, течеискание и много иных вариаций. Их объединяет общая суть – обнаружение дефектов герметичности.

Герметичность стыка проверяется при помощи газа или жидкости. Суть метода идентична капиллярному. Разница заключается только в том, что кислород, азот или вода подаются под высоким давлением. Субстанции распределяются по пустотам и в случае негерметичности стыка, выходят наружу. Классификация методологий зависит от вида применяемого материала. Он бывает гидравлическим или пневматическим. Последний делится на подвиды: вакуумный или нагнетательный.

Пневматический метод контроля базируется на использовании воздуха или газовоздушной смеси, которые подаются к тестируемой области под давлением. Предварительно место стыка обильно смазывается раствором из воды и мыла. Подвидом пневматического метода является контроль с использованием вакуума. Сварочный шов промазывается мыльным раствором. После этого конструкция или деталь помещается в безвоздушную среду, созданную специальным оборудованием. Если существуют сквозные дефекты, то будут образовываться мыльные пузыри.

Для приготовления мыльного раствора необходимо использовать один кусок мыла на литр воды. В случаях, когда предполагается использовать раствор при отрицательной температуре, необходимо половину воды заменить техническим спиртом. Не лишним будет подключение манометра к емкости, где создается вакуум или нагнетается давление. Изменения в показаниях прибора будут свидетельствовать о наличии дефектов сварочного шва.

Есть очень простой и надежный способ контроля качества шва, который заключается в погружении испытуемой детали в воду. Не требуется ни мыльный раствор, ни герметичные резервуары или нагнетательное оборудование. В случаях, когда присутствуют дефекты, то из детали, погруженной в воду, будут подыматься мелкие пузырьки воздуха. Данный метод называют полевом. Несмотря на свою простоту, он достаточно эффективный.

Еще одна разновидность пневматического контроля основывается на проверке соединений при помощи аммиака. Он подается на соединение вместо воды или газа. Предварительно стыки покрываются бумажной лентой. Аммиак проникает во все доступные полости и, если шов имеет пустоты, то на поверхности бумажной ленты образуются красные пятна.

При гидравлическом методе контроля давление создается при помощи масла или воды. В зависимости от вида металла деталь выдерживается в жидкости от 5 до 15 минут. В это время зона по периметру сварочного шва обстукивается молоточком. Даже при слабых ударах жидкость станет вытекать в случаях, когда шов имеет сквозные дефекты.

Магнитное поле

В основу метода легла технология использования электромагнетизма в промышленности. С помощью специального приспособления вокруг сварочного шва создается магнитное поле, имеющее свой рисунок электромагнитных линий. Если они ровные, то можно смело сказать, что работа выполнена качественно. В случаях наличия дефектов, линия будут иметь явное искажение.

Для визуализации магнитных линий достаточно на поверхность проверяемых деталей насыпать ферримагнитный порошок. В случае искажения магнитного поля он скапливается в том месте, где присутствует дефект. В силу объективных обстоятельств данный метод приемлем только при работе с ферримагнитными металлами. Качество сварки меди, алюминия, стали с большой долей никеля или хрома проверить не получится. Помимо этого, технология является достаточно затратной. Они востребована только в случаях, когда есть необходимость точной проверки соединения особо важных узлов.

Ультразвук

Для контроля над качеством сварного шва используются также уникальные свойства ультразвука. Звуковые волны по-разному отражаются от монолитной и деформированной поверхности. Сколы и трещины имеют свои акустические особенности, которые фиксируются специальной аппаратурой. Проще говоря, на сварочный шов подается ультразвук. Если он сталкивается с пустотой, сколом или иным дефектом, то отображается от металла под другим углом. Более того, разные виды дефектов отражают ультразвук неодинаково, что позволяет диагностировать их.

Благодаря тому, что ультразвуковой метод диагностики является сравнительно недорогим и стабильно эффективным, он используется повсеместно. Распространению способствует и простота использования. К примеру, не нужно учитывать физико-химические особенности металлических сплавов, как в случаях с магнитным или радиационным контролем. Да и приобретение дорогостоящей оснастки тоже не требуется. Недостатком является необходимость наличия специальных знаний и навыков. То есть для контроля привлекается специалист со стороны. Сварщик выполнить процедуру самостоятельно не сможет.

Радиография

Радиационный контроль сварных швов является миниатюрной версией всем знакомого медицинского рентгена. Гамма-лучи прошивают металл и оставляют свой след на специальной пленке. Соответственно, отображаются и скрытые от глаз внутренние дефекты сварочного стыка. Данный метод является самым передовым и позволяет точно обрисовать картину внутреннего состояния соединения.

Наряду с этим, метод имеет и недостатки. Прежде всего, это необходимость приобретения дорогостоящего оборудования. Другой нюанс – требуется предварительная подготовка специалиста. Плюс ко всему, нельзя работать с оборудованием длительной время, поскольку это негативно сказывается на состоянии здоровья.

С недавних пор есть возможность приобрести цифровой радиограф, работающий с компьютерной программой. Вместо пленки в этом случае применяются многоразовые пластины, которые реагируют с любыми лучами. Ключевое отличие от классического рентген-аппарата заключается в том, что изображение сразу отображается на мониторе компьютера. Его можно масштабировать и редактировать. Перспективой технологии является полная автоматизация процесса.

Заключение

Специалист, выполняющий контроль качества сварных соединений металлоконструкций, должен максимально ответственно относиться к своим обязанностям. От его внимательности зависит функциональность и срок службы конструкции. Нужно фиксировать все отклонения от нормы, которые поддаются диагностированию. Чтобы получить максимально детальную картинку, желательно комбинировать несколько методов контроля. Строго воспрещается прибегать к методам, которые могут нанести вред сварному соединению.

Читайте также: