Тема 8 – Виды дефектов и способы из устранения

Несплошности – нарушения целостности металла (могут быть объемные – типа раковин, пор, неметаллических включений и т.п., плоские типа трещин, условно линейные – непровары, подрезы), в свою очередь несплошности могут быть наружными и внутренними;

Несоответствия геометрических размеров – (нарушения геометрического положения двух свариваемых элементов, геометрические несоответствия шва в целом или на отдельных участках);

Нарушения структуры и свойств шва и зоны термического влияния – дефектная структура всего шва или, которые в процессе эксплуатации быстро разрушаются (прижоги).

Допустимые – измеряемые параметры которых не превышают недопустимые по нормативной документации, а изделие допускается к эксплуатации.

Недопустимые – измеряемые параметры или тип дефекта по нормативной документации запрещают к эксплуатации и требуют либо браковки, либо исправления.

Исправимые – дефекты, которые допускается устранять по утвержденной технологии ремонта, после чего изделие допускается к эксплуатации.

Неисправимые – подлежат браковке.

Непровар – несплошность по всей длине шва или на его отдельном участке, возникающая из-за неспособности расплавленного металла проникнуть внутрь соединения. Бывает в корне или в сечении шва.

Сварочная дуга не может расплавить нижнюю кромку разделки и сформировать шов с ее участием. Расплавленный металл не проникает к корню соединения.

Причины возникновения:

– плохая зачистка свариваемых кромок;

– недостаточная сила тока;

– завышенная скорость сварки;

– низкая квалификация сварщика;

– неудобное пространственное положение шва.

Способ устранения

Если непровар доступен для повторной заварки, то корень шва в месте дефекта вычищают и заваривают повторно.

Подрез – продольное углубление вдоль всей поверхности (протяжной подрез) или на отдельном участке (локальный подрез) наружной поверхности валика сварного шва.

Жидкий металл периодически вытесняется в центр сварочной ванны. Высокая скорость кристаллизации и низкая смачиваемость препятствует растеканию металла в границах расплавления.

Причины возникновения:

– плохая зачистка свариваемых кромок;

– завышенная сила тока;

– низкая квалификация сварщика;

– нестабильность параметров режима сварки;

– химическая неоднородность металла.

Способ устранения

Место подреза зачищают и подваривают шов.

Наплыв – избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним.

При формировании шва избыток металла сварочной ванны вытекает на холодные кромки основного металла, не образуя с ним соединения.

Причины возникновения:

– ошибки в технике сварки;

– нарушение параметров режима сварки;

– неправильный выбор сварочных материалов;

– неудобное формирование шва, вызванное наличием мешающих конструкций;

– большой сварочный ток – излишняя длин дуги.

Способ устранения

Удалить излишек металла шлифовальным инструментом, сделав плавный переход от металла шва к основному металлу.

Прожог – вытекание металла сварочной ванны, в результате чего образуется сквозное отверстие в сварном шве.

В сварочной ванне образуется чрезмерный объем жидкого металла. Он не удерживается силами поверхностного натяжения и самопроизвольно вытекает из шва.

Причины возникновения:

– химическая неоднородность свариваемого металла;

– завышенная сила тока при недостаточной скорости сварки;

– некачественная сборка стыка под сварку, чрезмерные зазоры;

– низкая квалификация сварщика.

Способ устранения

Место прожога очистить от окалины и натеков, подготовить с помощью шлифовального инструмента и подварить повторно.

Кратер – усадочная раковина в конце валика сварного шва, не заваренная до или во время выполнения последующих проходов.

При внезапном прекращении процесса сварки происходит мгновенная кристаллизация жидкого металла сварочной ванны. В сварном шве образуется углубление с впадиной в центре.

Причины возникновения:

– внезапное прекращение процесса сварки без заварки кратера.

Способ устранения

Повторно заварить кратер.

Свищ – трубчатая полость в металле сварного шва из-за выделений газа. Форма и положение свища зависит от режима затвердевания и вида газа.

При сварке угловых швов в различных пространственных положениях, отличных от нижнего, подъемная сила не может выдавить пору наружу.

Причины возникновения:

– неблагоприятная геометрия сварочной ванны при сварке угловых, тавровых и нахлесточных соединений;

– высокая вязкость металла сварочной ванны при сварке в потолочном, вертикальном и горизонтальном положениях;

– низкая пластичность металла шва;

– образование закалочных структур;

– внутренние напряжения от неравномерного нагрева.

Способ устранения

Дефектный участок вырубают или вычищают и вновь заваривают.

Нарушение формы шва – отклонения формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения.

Параметры режима сварки меняются из-за вынужденных изменений длины дуги или напряжения питающей сети.

Причины возникновения:

– низкая квалификация сварщика;

– плохое качество электродов (влажность, нарушение сплошности и неравномерность толщины покрытия);

– колебания напряжения питающей сети;

– сварка от источника с пологопадающей вольт-амперной характеристикой;

– сварка длиной дугой;

– химическая неоднородность металла.

Способ устранения

Дефектный участок удалить шлифовальным инструментом и заварить облицовочным швом.

Горячие трещины – хрупкое межкристаллическое разрушение металла шва, возникающее в твердо-жидком состоянии при завершении кристаллизации шва под действием сварочных напряжений.

Горячие трещины возникают в результате растягивающих напряжений, появляющихся во время охлаждения сварного соединения.

Причины возникновения:

– высокие сварочные напряжения, возникающие при кристаллизации;

– повышенная жесткость свариваемой конструкции;

– неправильная форма шва из-за несоблюдения режима сварки;

– повышенное содержание углерода в основном металле;

– резкое охлаждение конструкции.

Способ устранения

Место образования трещины удалить шлифовальным инструментом. Образовавшуюся полость заварить.

Холодные трещины – трещины, образующиеся в сварных соединениях преимущественно после охлаждения; возникают под действием сварочных напряжений.

Холодные трещины образуются по местам, где возникают закалочные структуры, не выдерживающие внутренних напряжений. Холодные трещины имеют закалочное, водородное или смешанное происхождение.

Причины возникновения:

– высокие сварочные напряжения;

– повышенная жесткость свариваемой конструкции;

– появление хрупких закалочных структур в зоне термического влияния.

Способ устранения

Место образования трещины удалить шлифовальным инструментом. Образовавшуюся полость заварить.

Газовая полость – полость произвольной формы, без углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле.

В сварочной ванне образуются пузырьки водорода, азота, окиси углерода и других газов. Эти пузырьки фиксируются в металле шва при его кристаллизации.

Причины возникновения:

– плохая защита сварной ванны от влияния воздуха;

– неправильный выбор режима сварки;

– сварка с большой дугой;

– недостаточное количество органических компонентов в составе электродного покрытия;

– плохая прокалка электродов;

– некачественная зачистка свариваемых кромок от ржавчины и загрязнений.

Способ устранения

Дефектный участок вырубают или вычищают и вновь заваривают.

Пора – несплошность, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. Имеет, как правило, сферическую форму.

В жидкой сварочной ванне образуются газовые пузырьки. Они фиксируются в расплавленном металле шва при его кристаллизации.

Причины возникновения:

– местные загрязнения свариваемых поверхностей органическими веществами или ржавчиной;

– неправильный выбор покровного сварочного электрода;

– локальное нарушение оптимальных параметров режима сварки;

– сварка электродом с увлажненным покрытием;

– повышенная вязкость металла сварочной ванны.

Способ устранения

Дефектный участок вырубают или вычищают и вновь заваривают.

Шлаковое включение – шлак, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования включения бывают линейные, разобщенные и прочие.

Металлургические реакции раскисления образуют оксиды MnO и SiO₂, представляющие собой элементы шлака. Они всплывают на поверхность жидкой сварочной ванны. При медленном всплытии шлаковые включения кристаллизуются в металле шва.

Причины возникновения:

– сложные физико-химические процессы, протекающие в сварочной ванне при сварке покрытыми электродами;

– грязь на кромках;

– малый сварочный ток;

– большая скорость сварки.

Способ устранения

Дефектный участок удалить шлифовальным инструментом и заварить.

Оксидное включение – оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания.

В сварочной ванне происходит взаимодействие жидкого металла и электродного покрытия. В результате этих металлургических реакций и появляется большинство оксидных включений (SiO₂-MnO-FeO, SiO₂-MnO-Al₂O₃, SiO₂-FeO-Al₂O₃).

Причины возникновения:

– наличие в металле шва атомарного кислорода;

– образование в расплавленном металле сварочной ванны зародышей оксидов: Al₂O₃, SiO₂, MgO, TiO₂, CaO и других.

Способ устранения

Дефектный участок удалить шлифовальным инструментом и заварить повторно.

При всех видах ремонта не допускаются:

а) трещины;

б) отклонения в размерах швов сверх допустимых стандартом в сторону увеличения более чем на 2 мм;

в) волнистость шва более 2 мм или наличие резких переходов от одного сечения шва к другому;

г) несплавления по кромкам, наплывы, прожоги и кратеры;

д) подрезы в сварных соединениях тележек, несущих элементов рам вагонов, в деталях автосцепного устройства и в местах приварки вертикальных стоек к рамам вагонов;

е) подрезы на других узлах более 10 % толщины металла или свыше 0,5 мм

ж) непровары в стыковых, поперечных и косых, швах.

Допускается непровар (а) размером не более 0,15S (где S – толщина наиболее тонкого элемента), но не больше 2 мм в конструкциях стыковых соединений с продольно действующими усилиями или соединениях таврового и углового типа со скосом кромок при невозможности обратной подварки этих швов.

и) поры единичные или шлаковые включения диаметром более 1,0 мм для металла толщиной до 20 мм и более 5 % толщины для металла толщиной более 20 мм, в количестве более двух дефектов на участке шва длиной 200 мм при расстоянии между дефектами менее 50 мм в стыковых и угловых швах, работающих на растяжение или на отрыв;

к) поры единичные или шлаковые включения диаметром свыше 2 мм в количестве более 6 штук на участке шва длиной 400 мм. Расстояние между дефектами не должно быть менее 10 мм в стыковых и угловых швах, работающих на сжатие;

л) поры поверхностные и шлаковые включения, сгруппированные на длине более 10 мм с расстоянием между дефектными участками менее 500 мм;

м) поры и шлаковые включения, суммарная площадь которых превышает 15 % наплавленной и механически обработанной поверхности изношенных мест деталей;

н) ожоги от замыкания электродов на ответственных деталях толщиной более 5 мм.

Указания по устранению дефектов

Вмятины на поверхности шва, которые остаются после удаления из него шлаковой корки механизированным инструментом или зубилом с радиусом ударной части не менее 2 мм, браковочным признаком не считаются.

Сварные швы или их участки с недопустимыми дефектами (пункты а-в) должны быть исправлены путем зачистки, частичного или полного удаления и дополнительно подварены или заварены до размеров, предусмотренных чертежами и нормативными документами.

Сварные швы или отдельные участки шва с дефектами, указанными в пунктах г-к, должны быть удалены механическим способом, воздушно-дуговой строжкой или электродуговой резкой. Наличие на подготовленной поверхности натёков расплавленного металла не допускается.

Исправление дефектных мест в сварных швах должно производиться повторной заваркой дефектного участка. Заварка допускается лишь после удаления дефектного участка шва и подготовки мест под сварку. При заварке исправляемого участка необходимо руководствоваться теми же положениями, что и при сварке основного шва.

Исправление участков шва с единичными недопустимыми порами или шлаковыми включениями допускается выполнять рассверловкой или вырубкой дефектов. Если в каком-либо из вырубленных или рассверленных мест обнаружатся дефекты, то около этих мест нужно дополнительно рассверлить дефектный участок или сделать по две вырубки на каждое рассверленное или вырубленное место. При обнаружении в дополнительных вырубках или рассверленных отверстиях дефектов шов или дефектный участок шва должен быть полностью удален, а место, где он находится, повторно заварено и проверено. Все рассверленные или вырубленные углубления должны быть заварены.

Сварные швы с внутренними дефектами, выявленными неразрушающими методами контроля, должны быть удалены, а места, где они находились, вновь заварены и подвергнуты повторному контролю.

Подрезы должны быть устранены зачисткой, заваркой или аргонодуговой обработкой. Исправление только зачисткой разрешается, если глубина подреза не превышает 8 % толщины металла, но не более 1 мм для толщины от 6 мм до 20 мм и не более 1,5 мм для больших толщин. На металле толщиной менее 6 мм исправление подрезов допускается выполнять заваркой или оплавлением с последующей зачисткой.

Ожоги от замыкания электродов на деталях толщиной более 5 мм должны быть удалены механическим способом на глубину не менее 0,3 мм от поверхности.

Изломы, трещины, протертости и участки металлических элементов вагона, пораженные коррозией, затрагивающей более 30 % толщины основного металла, должны усиливаться накладками в случаях, оговоренных данной Инструкцией и Правилами по капитальному и деповскому ремонту грузовых вагонов.

В зависимости от требуемой степени усиления формы детали накладки должны ставиться с одной или обеих сторон шва.

Расстояние между трещинами, устраненными путем заварки с последующим усилением каждой из них накладкой, должно составлять не менее 400 мм.

При расстоянии между трещинами менее 400 мм усиление должно производиться путем постановки одной общей накладки, перекрывающей эти трещины.

Перед постановкой усиливающих накладок пораженные коррозией места необходимо зачистить механическим путем до основного металла с полным удалением продуктов коррозии.