Когда образуются горячие трещины

Виды и способы предотвращения горячих трещин при сварке

когда образуются горячие трещины

В процессе осуществления любой деятельности или производства изделия существует вероятность появления дефектов. Они могут появляться по причине нарушения технологии работы на любом этапе.

Одни из самых распространенных дефектов — это горячие трещины при сварке. Нормативными актами установлены стандарты наличия тех или иных дефектов в готовом изделии.

Для сварочного процесса также существует ГОСТы, устанавливающие нормативы работы, в том числе и сварочные дефекты. Они подразделяются на несколько групп:

  • горячие и холодные трещины при сварке
  • Подрезы
  • Непровар кромки, корня
  • Наплывы
  • Полости (газовые полости, свищи)
  • Поры
  • Твердые включения
  • Несплавления
  • Нарушения формы соединения
  • Брызги металла
  • Случайная дуга

Любой сварочный процесс должен осуществляться строго по правилам и нормативам. Любой дефект является последствием нарушения этих правил. Бывают трещины большого размера, которые видно невооруженным глазом. А бывают микротрещины, которые заметны только при пятидесятикратном увеличении. Несмотря на их маленький размер, они также опасны, как и большие.

Трещины подразделяются на горячие и холодные в зависимости от температуры сварки. Если шов варился при температуре более тысячи градусов,то они будут называться горячими. Если температура варки была ниже – холодными.

И холодные, и горячие трещины являются неустранимыми дефектами. При их наличии изделие будет считаться браком и не подлежит эксплуатации.

Какие бывают трещины?

Горячие и холодные трещины при сварке могут также подразделяться по другим основаниям. Они могут быть поперечными, продольными, радиальными и так далее.

Горячие представляют собой межкристаллические разрушения, которые возникают в самом сварочном шве либо возле него, в так называемой зоне термического влияния. Имеют вид несплошности или надреза. Они появляются при кристаллизации металла либо после остывания соединения. Они имеют темный цвет и извилистую форму.

Холодные представляют собой локальные разрушения и образуются при остывании металла, если сварка осуществлялась при температуре до 200 градусов. Холодная трещина появляется возле сварного шва и имеет на изломе светлый оттенок. Такие дефекты возникают при дуговой сварке стальных изделий большой толщины.

Горячие трещины, которые появляются около шва, в свою очередь, подразделяются на четыре вида:

  • Ликвиационные
  • Появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения
  • Кристаллизационные
  • Появляющиеся по иным причинам

Первый вид дефектов появляется очень часто при работе с конструкционной сталью. В ее составе находится много разных включений, чаще это сульфиды. При плавлении некоторые из них растворяются в области термического влияния и превращаются в пленку.

Она находится на границе зерен и снижает когезионную прочность изделия, по причине чего появляются горячие трещины. Появление этих дефектов при работе с низколегированной сталью вызвано присутствием легирующих элементов, таких как титан и ниобий.

Ликвиационные дефекты довольно длинные, без ответвлений, более раскрытые.

Дефекты, появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения, возникают только при сварке аустенитных сталей.

Кристаллизационные дефекты представляют собой короткие микротрещины. Наиболее характерны для гбц.

Меры по предотвращению возникновения холодных трещин

  • Электроды и флюсы должны быть прокалены.
  • Все детали, использующиеся в сварочном процессе, должны быть предварительно нагреты до 250-450 градусов.
  • Нужно безоговорочно соблюдать все требования, правила и нормативы конкретного вида сварки, подбирать максимально оптимальную температуру нагрева.
  • Необходимо применять тот вид сварочного шва, который необходим в конкретном случае.
  • Остывание изделия должно происходить медленно и равномерно.
  • После окончания работ, в целях снятия напряжения в элементах проводят смягчающий отжиг.

Причины возникновения дефектов в виде горячих трещин бывают внешние и внутренние. К внешним причинам относится сегрегация элементов и окислов. Эти элементы не входят в состав свариваемого металла, а появляются вследствие использования вспомогательных примесей.

Внутренние причины возникновения характеризуются влиянием присадочных материалов.

Сегрегирующие элементы не обязательно должны быть расплавлены, чтобы стать причиной появления горячей трещины. Они могут вызвать образование тонкой пленки, которая будет способствовать уменьшению прочности по границе зерен.

Как уменьшить вероятность появления горячих трещин?

  • Осуществлять контроль за металлургическими процессами, когда металл расплавлен.
  • Обеспечить оптимальный процесс раскисления металла.
  • При работе с серой нужно иметь ввиду, что она может стать причиной появления сульфидных пленок. Поэтому ей лучше взаимодействовать с марганцем.
  • Чтобы сера не оказывала негативного воздействия на появляющиеся дефекты, сварщик должен быть очень внимательным при кристаллизации сварного шва. Сера должна проходить слева от перитектической точки. В этой ситуации выделяется дельта-феррит, который лучше ее растворяет.

Причины образования горячих трещин

  • Наличие жидких прослоек.
  • Деформации, возникающие при укорочении детали.
  • Жесткая фиксация деталей при работе. Это препятствует возможности переместить элемент для правильного остывания. В результате появляются напряжения.
  • Варка с участием таких металлов, как вольфрам, титан, молибден и ванадий, может вызвать нарушение химических связей.
  • Присутствие «вредных» примесей в массе свариваемого металла: фосфора, серы.

Самая высокая вероятность возникновения деформаций в виде трещин присутствует, когда металл находится в жидком состоянии. Именно в этот момент примеси в массе металла мигрируют и происходит загрязнение пространства между зернами.

Во время остывания также существует риск появления напряжений: в случае, когда усадка шва произведена неравномерно. Это является основанием появления поперечных горячих трещин.

Любая трещина – это результат невнимательности, несоблюдения технологии сварочного процесса, недостаточной осведомленности относительно состава материалов, подлежащих сварке.

Способы предотвращения их появления

Чтобы в процессе работы либо после остывания не появлялись ни горячие, ни холодные трещины, нужно предпринимать определенные действия:

  • Обеспечить не жесткую фиксацию элементов при работе.
  • Выбрать правильный размер шва в зависимости от толщины стенки трубы. В случае, если область соединения имеет слишком маленький размер по отношению к толщине изделия, то вероятность появления трещин очень высока.
  • Выбрать нужный режим сварки для конкретного вида материала, учитывая все нюансы и особенности.
  • Варить строго в соответствии с установленными нормативами, в том числе и соблюдая угол наклона наконечника.
  • Все детали перед сваркой должны быть надлежащим образом подготовлены.
  • Выбрать электроды, соответствующие типу и температуре сварки, не приобретать дешевые электроды.
  • Не допускать перегрев, используя силу сварного тока выше рекомендуемого для конкретного вида сварки.

Таким образом, чтобы избежать появления дефектов в виде напряжений и трещин нужно:

  • Принимать во внимание все особенности работы с конкретным металлом.
  • Увеличить ширину соединения при значительной толщине изделия.
  • Не допускать появление узких валиков.
  • Выполнять сплошные швы.

Заварка трещин

  • Помимо нормативов для сварочного процесса существуют также нормативы устранения дефектов. Они установлены в ГОСТах 5264 и 1153.
  • Трещины перед «заваркой» должны быть подготовлены. Подготовка включает в себя осмотр и определение их окончаний. Это происходит при нагреве газовой горелкой до температуры 100-150 градусов.
  • Окончания трещины нужно высверливать. При работе со сверлом центр отверстия должен совпадать с окончанием трещины, либо отступать от него примерно на 3-5 мм.
  • При невозможности высверлить трещину, она прожигается газовой горелкой.
  • Перед процессом заварки трещин, которые не выходят за кромки трубы, лучше немного подогреть горелкой области, расположенные за концами трещин.
  • Заварка трещины размером более 300 мм происходит обратноступенчатым способом.

Таким образом, существует определенный перечень причин образования горячих трещин при сварке. Чтобы избежать их появления, нужно знать все особенности материала, с которым вам предстоит работать. Варка металла с момента подготовки и до момента остывания уже готового изделия должна производится строго в соответствии с нормативами, установленными ГОСТами.

Не все дефекты подлежат исправлению, поэтому лучше заранее быть осведомленным обо всех правилах и нюансах работы с тем или иным материалом.

[Всего: 4   Средний:  2.8/5]

Источник: https://svarkaed.ru/svarka/shvy-i-soedineniya/vidy-i-sposoby-predotvrashheniya-goryachih-treshhin-pri-svarke.html

Трещины в стенах. Причины появления

когда образуются горячие трещины

Проблема трещин, в особенности микротрещин в стенах домов – это очень распространённое явление. Оно характерно не только для длинных многоквартирных зданий но и для коттеджей. Почему для коттеджей тоже? Например, трещины в облицовочном кирпиче на фасаде.

Ну одним из вводных тезисов — это применение облицовочного кирпича среднего качества. Такого как Белебеевского, Нижегородоского, Нефтекамского и проч..Т.е. водоплоглащение и тепловое расширение таких материалов оставляет желать лучшего. У клинкерных, силикатных материалов такого, практически, не бывает.

Но это уже вопрос вкуса и цены и совсем другая история.

Откуда берутся трещины в облицовочном кирпиче? Как правило, они возникают в связи с усадкой и УСУШКОЙ стен. Углы дома дают трещины чаще, так как там максимальная нагрузка (две стены давят в одно место). Хотя и по бетоной части фундамента бывают тепловые волосяные трещины.

Это обусловлено температурными колебаниями (сжатие или расширение). Также к трещинам приводит и игнорирование строительной технологии. Но это уже другие трещины. Всё, кроме последнего, совершенно нормально и естественно. Что нужно знать о трещинах? Для начала стоит оговориться: речь идёт о небольших, часто, волосяных, трещинах. Мы не говорим о трещинах, куда пролазиет палец.

Если дом уже начал разваливаться, то это совсем другая ситуация.

Усадочные трещины ещё часто называют волосяными из-за их маленького размера — до 4х мм. Чаще всего, такие подобные деформационные трещины просто беспокоят владельцев и портят внешний вид. То есть риска от них для здания никакого нет. А если они вам совсем не нравятся, можно просто сделать ремонт и освежить обстановку. Например выпилить старый треснутый кирпич и вставить в него новый, либо сделать пропил по всей высоте стены и прикрепить поверх нее декоративную полосу.

Усадочные температурные трещины

Давайте разберёмся с тем, как появляются конкретные трещины. Допустим, здание возводят из кирпича, кровли нет. То есть «коробка» стояла без крыши где-то около полугода. И кирпич будет в нашем примере керамическим, а фундамент – монолитным, из железобетонного ростверка с общим сечением 60 на 60 см.

Вообще это довольно стандартный вариант для Уфы, если говорить конкретнее. Почва – глиняная (грунт тоже надо учитывать). Стены дома в длину – до 12,5 м. При таких размерах деформационные швы не предполагаются, потому что они появляются, когда речь идёт о здании длиной 15 метров или больше, да и не красиво это.

.

А частные коттеджи с подобными размерами почти не попадаются. Где появляется трещина? По центру оконного проёма, видна на облицовочном слое. Да, армированный пояс с сечением 40 см на 25 тоже имеется.

При внимательном изучении становится понятно, что внутренняя кладка, армопояс и фундамент целы. Трещина возникла на облицовочном слое. Что случилось? На самом деле всё просто: стена начала расширяться из-за изменения температуры.

Давление привело к появлению трещины, причём они возникают в самых слабых местах. И это чаще всего – оконный проём или угол.

К такой деформации приводят разные линейные размеры стен. Кроме того, может отличаться температура (южная и северная часть дома, есть ветер и нет). В зимнюю пору длина стены стандартного коттеджа 12 метров длинной уменьшается до 2 см. А летом идёт обратный процесс.

Керамзитоблоки, газобетонбэссер блоки, кстати, распрастраненные материала, имеют в три раза больше тепловое расширение, чем глинянный кирпич. Но это уже тепловые трещины вокруг окон и углах внутри дома, а это уже отдельная история связанная с нерегулярным отоплением внутри. О ней в другой раз.

На южной стороне участка стена дома способна раскалиться на солнце до 60 градусов по Цельсию. Причём это далеко не предел.

Однако сильнее всего прогревается именно слой облицовки, который и расширяется настолько, а вот внутреннюю кладку происходящее не до такой степени затрагивает.

Хотя, если мы говорим о керамзитобетонных блоках, то и в них образуются деформационные усадочные температурные трещины. Причем было замечено, что ровно на каждые шесть метров единого куска стены. В связи с образующейся разницей появляются температурные трещины.

Всё усугубляется ещё и тем, что между облицовкой и внутренней кладкой находится теплоизоляционный слой. Впрочем, штамповка, а также кладочная сетка будут удерживать конструкцию. Однако при этом они же создают внутреннее напряжение при разных показателях температуры и линейного размера стен.

Также не стоит забывать про армопояс. Если он предусмотрен, конечно. Поскольку крыши ещё нет, то эта часть конструкции тоже будет сильно прогреваться. Бетон в длину увеличивается ещё больше, чем кладка из кирпича. А расширение армопояса в результате выдавливает слабейшее место, то есть проём двери, место сочненения стен или окна.

Решение проблемы трещин в стенах

Избежать таких проблем можно: для этого нужно сделать температурные швы у зданий с длиной стены от 8 м. Такая строительная практика должна быть повсеместной на территории России.

Дело в том, что температурные скачки достигают 30 градусов летом, то есть они очень серьёзные. Причем, это в тени, а на солнце стена нагревается и до 60 градусов.

  Мы живём в мире неустойчивого климата, где с каждым годом перепады становятся всё сильнее, постоянно бьются новые рекорды по той же температуре. И это всё нужно учитывать при строительстве.

Однако здесь возникает эстетическая проблема: температурные швы некрасиво смотрятся. Их сложно спрятать, трудно как-то обыграть. То есть большинству заказчиков просто не нравится, как выглядит такой дом. Но приходится выбирать что-то одно: или трещины, или же шов. Зачастую просто тонкая трещина, доставляет меньше неудобств, чем созерцание деформационного шва. Как решить проблему в этой ситуации?

Пока нет кровли, есть 2 варианта. В первом случае нужно аккуратно разобрать кладку облицовки и всё переделать. То есть заменить то, что треснуло. Внешне выглядеть будет лучше, но общая картина от этого не поменяется, потому что стены всё равно станут расширяться, вопрос с климатом тоже не решится.

Конечно, после монтажа кровли есть шанс, что нагрев стен несколько уменьшится. Но вообще чаще всего это просто откладывание появления тех же трещин. Второй способ – сделать шов. То есть нужно порезать кладку прямо по линии трещины, только бережно, осторожно, ровно.

Всё это заполняется специальным герметиком или же особой лентой. Трещины не будет, вместо неё появится шов, который станет то увеличиваться, то уменьшаться. Сказывается ли это на прочности дома? Очень часто такой вопрос можно услышать от владельцев. Нет, никаким образом. Перемычка и само здание будут стоять крепко, срок службы дома тоже не уменьшится. Но оконный проём – самое любимое место для появление тепловых трещин.

Её можно с самого начала избегать. И оптимальным вариантом как раз и будут температурные деформационные швы. Причём тут нужно обновлять нормативы. Старые не рассчитаны на такие температурные пределы и на колебания. Хотя, возможно, всё дело в слабом качестве кирпича, которое снижается буквально ежегодно.

Одним словом, лучше всё предусматривать заранее. Такая профилактика помогает бороться не только с температурными трещинами, но и с усадочными.

Но еще раз скажу, что по мне, так я бы лучше не обращал внимание на волосяные трещинки, чем смотрел каждый день на заранее сделанные широкие щели в кладке, закрытые декоративными планками.

Сложно ли делать температурный шов для деформации?

Тут ничего слишком сложного нет, всё довольно просто, практически элементарно. Его конструкция подробно расписана в Интернете: есть схемы, разные виды и т. п. Некоторые делают обычный вертикальный. Другие предпочитают идущий зигзагом. Он охватывает больше пространства и рассчитан на крупные объекты. Но вообще вертикального достаточно, к тому же он внешне лучше выглядит.

Сформировать его тоже проще: меньше риска допустить какую-то серьёзную ошибку. Да и проблем заделать деформационной лентой или же герметиком не будет. Особой подготовки от рабочих тоже не потребуется. Заполнять, кстати, такие швы можно специальными герметиками в виде лент. Внешне они ещё напоминают колбаски. Их довольно легко закладывать в образующуюся пустоту.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как получить накс сварщика

Однако в строймагазинах такие до сих пор трудно найти, потому что температурные швы обычно делают в промышленном строительстве, а не в частном. То есть доставать герметики нужно либо у тех, кто работает с крупными подрядчиками, либо прямо на самих объектах. У поставщиков иногда можно найти остатки. Оптимальным вариантом будет эластичный герметик, который одинаково хорошо подходит как для кирпичной стены, так и для бетонной.

Уход за деформационными швами

Нет ничего вечного. Швы, как и всё остальное, требует за собой уход. Герметик может высохнуть, уплотнитель тоже изнашивается. Если изначально грамотно подобрать материал, то его хватит примерно на 10 лет. Вообще задача герметика – не допустить попадания внутрь воды, помимо прочего. Зимой она застынет, лёд начнёт разрывать кирпич или же бетон. Кроме того, если забыть о герметике, стены начнут промерзать. А это чревато более серьёздными проблемами, чем те, которые связаны с трещинами.

Вообще проверять состояние швов желательно где-то 1 раз в 2-3 года. Если они заделаны качественно, то чаще лазить туда не нужно, потому что вы можете нарушить герметичность слоя.

А это приводит и к попаданию воды, и к появлению плесени, и к другим неприятностям. Многих также интересует, не станут ли температурные швы «мостиком холода». На самом деле нет, если всё грамотно сделать и правильно подобрать уплотнитель.

Причём вы можете потом, после окончания работ, пройтись с тепловизором и всё проверить.

Но швы иногда действительно начинают упускать тепло. Это как раз связано с нарушением герметичности ленты или другого состава. В таком случае их нужно ещё раз повторно обработать.

Вообще же каждое здание – строго индивидуально. Тут нет общих рецептов. У 50 процентов коттеджей вообще не появляются трещины такого рода.

От чего еще бывают трещины в коттеджах в Уфе и РБ?

Одни из самых распрjстраненных причин — 

  1. Наличие на кровле снегозадержателей, которые собирают столько снега, что даже стены не выдерживают.
  2. Наличие слишком больших оконных проемов в стене, которые чрезмерно ослабляют конструкцию всего дома.
  3. Газобетонный коттедж — трещины, почти, всегда. Очень хрупкий непрактичный материал.
  4. При запуске отопления в холодном доме зимой, в 80 процентов случаев образуются тепловые трещины.

 2012 г.

Источник: https://www.imufa.ru/statji/treshchiny-v-stenah-prichiny-poyavleniya.html

Причины образования холодных трещин при сварке

когда образуются горячие трещины

В процессе осуществления любой деятельности или производства изделия существует вероятность появления дефектов. Они могут появляться по причине нарушения технологии работы на любом этапе.

Одни из самых распространенных дефектов — это горячие трещины при сварке. Нормативными актами установлены стандарты наличия тех или иных дефектов в готовом изделии.

Для сварочного процесса также существует ГОСТы, устанавливающие нормативы работы, в том числе и сварочные дефекты. Они подразделяются на несколько групп:

  • горячие и холодные трещины при сварке
  • Подрезы
  • Непровар кромки, корня
  • Наплывы
  • Полости (газовые полости, свищи)
  • Поры
  • Твердые включения
  • Несплавления
  • Нарушения формы соединения
  • Брызги металла
  • Случайная дуга

Любой сварочный процесс должен осуществляться строго по правилам и нормативам. Любой дефект является последствием нарушения этих правил. Бывают трещины большого размера, которые видно невооруженным глазом. А бывают микротрещины, которые заметны только при пятидесятикратном увеличении. Несмотря на их маленький размер, они также опасны, как и большие.

Трещины подразделяются на горячие и холодные в зависимости от температуры сварки. Если шов варился при температуре более тысячи градусов,то они будут называться горячими. Если температура варки была ниже – холодными.

И холодные, и горячие трещины являются неустранимыми дефектами. При их наличии изделие будет считаться браком и не подлежит эксплуатации.

Дефекты сварочных швов и причины их образования

Все отклонения от технологических параметров, вызванные небрежностью в работе, нарушением режимов и внешними причинами, часто не зависящими от сварщика, могут привести к возникновению дефектов в сварочном шве и околшовной зоне, попадающей в область термического воздействия. К дефектам приводит и нарушение технологических приемов как самого процесса сварки, так и некачественная подготовка, неисправность оборудования, отклонения от норм качества сварочных материалов, влияние погодных условий, низкая квалификация сварщика.

Возникновение дефектов часто связано с металлургическими и тепловыми явлениями, возникающими в процессе образования сварочной ванны и ее кристаллизации (горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения и т.д.; Эти дефекты снижают прочность и надежность сварного соединения, его герметичность и коррозионную стойкость. Все это может оказать значительное влияние на эксплуатационные возможности всей конструкции и даже вызвать ее разрушение.

Дефекты сварочных швов могут быть наружными и внутренними.

Наружные дефекты сварочных швов

К наружным дефектам сварных швов (рис.1) относят нарушение размеров и формы шва, подрезы и другие отклонения, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре сварного соединения.

Нарушение формы и размеров сварного шва чаще всего вызваны колебаниями напряжения в электрической сети, небрежностью в работе или низкой квалификацией сварщика, проявляющейся в неправильном выборе режимов, неточном направлении электрода и методике его перемещения.

Дефекты проявляются в неодинаковой ширине сварочного шва по его длине, в неравномерности катета угловых швов, чрезмерной выпуклости и резких переходах от основного металла к наплавленному. Отклонения от размеров и формы сварного соединения, проявляющиеся в угловых швах, связаны с неправильной подготовкой кромок, неравномерной скоростью сварки, а также с несвоевременным контрольным обмером шва.

При автоматической и полуавтоматической сварке эти дефекты чаще всего связаны с колебаниями напряжения, проскальзыванием проволоки в подающих роликах, нарушениями режимов сварки.

Непровар — местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между основным и наплавленным металлом или отдельными слоями шва при многослойной сварке. Причинами непровара являются некачественная подготовка свариваемых кромок (окалина, ржавчина, малый зазор, излишнее притупление и т.д.), большая скорость сварки, смещение электрода с оси стыка, недостаточная сила тока.

В результате непровара снижается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70%.

Поэтому если непровар превышает допустимую величину, участок шва подлежит удалению с последующей переваркой.

Подрез — дефект, наиболее часто встречающийся при сварке. Он выражен в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом. В результате подреза происходит местное уменьшение толщины основного металла, что приводит к снижению прочности. Особенно опасен подрез в случаях, когда он расположен перпендикулярно действующим рабочим напряжениям.

Подрез возникает обычно при повышенном напряжении дуги с завышенной скоростью сварки, когда одна из кромок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтальную плоскость и его не хватает для заполнения канавки. При сварке угловых швов подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание металла на горизонтальную полку.

В стыковых швах подрезы образуются при сварке на больших токах и при неправильном положении присадочного материала. К подрезу могут привести увеличенные углы разделки кромок. Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит переварке с предварительной зачисткой.

Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок можно считать допустимыми. В конструкциях, работающих на выносливость, подрезы недопустимы.

Наплыв — проявляется в виде натекания металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним. Наплывы резко изменяют очертания швов и тем самым снижают выносливость констукции.

Причиной этого дефекта может стать пониженное напряжение дуги, наличие окалины на свариваемых кромках, медленная сварка, когда появляются излишки расплавленного присадочного металла. Чаще всего наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости.

При сварке кольцевых поворотных стыков наплывы могут возникать при неправильном расположении электрода относительно оси шва. Наплывы большой протяженности недопустимы.

Прожог — сквозное проплавление обычно возникает из-за большого тока при малой скорости сварки. Проявляется он в виде сквозного отверстия в сварочном шве, которое возникает в результате утечки сварочной ванны. При многослойной сварке прожог возникает в процессе выполнения первого прохода шва.

Причинами прожога могут стать — завышенный зазор между свариваемыми кромками, недостаточная толщина подкладки или неплотное ее прилегание к основному металлу, что создает предпосылку для утечки сварочной ванны. Прожог может образоваться при внезапной остановке подачи защитного газа. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода относительно зенита.

Дефект обнаруживается визуально и переваривается после предварительной зачистки. Ожоги вызываются попаданием жидкого металла на участки, которые находятся вне сварного шва.

Незаваренный кратер — дефект сварного шва, который образуется в виде углублений в местах резкого отрыва дуги в конце сварки. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины.

Кратеры обычно появляются в результате неправильных действий сварщика. При автоматической сварке кратер может появляться в местах выводных планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры часто являются причиной начала развития трещин и поэтому недопустимы.

Их зачищают и заваривают.

Поверхностное окисление — окалина или пленка оксидов на поверхности сварного соединения. Поверхностное окисление зависит от плохой защиты сварочной ванны, качества подготовки свариваемых кромок, неправильной регулировки подачи защитного газа, его составом, большим вылетом электрода.

Свищ — воронкообразное углубление в сварочном шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.

Рис. 1 Наружные дефекты сварных швов, выявляемые внешним осмотром: А — подрез; Б — наплыв; В — прожог; Г — незаваренный кратер; Д —свищ.  Рис. 2. Трещины в сварном шве и околошовной зоне: А — продольная горячая трещина; Б — холодная трещина в околошовной зоне.

Внутренние дефекты сварочных швов

Трещины бывают холодные и горячие (рис. 2). Трещины могут быть как наружными, так и внутренними. Это самые опасные дефекты сварного соединения, часто приводящие к его разрушению. Проявляются они в виде разрыва в сварном шве или в прилегающих к нему зонах.

Сначала трещины образуются с очень малым раскрытием, но под действием напряжений их распространение может быть соизмеримо со скоростью звука, в результате чего происходит разрушение конструкции. Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие при сварке.

Чаще всего трещины проявляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате быстрого охлаждения сварочной ванны. Вероятность появления трещин увеличивается при жестком закреплении свариваемых деталей.

Горячие трещины — появляются в процессе кристаллизации металла при температурах 1100 —1300°С вследствие резкого снижения пластических свойств и развития растягивающих деформаций. Появляются горячие трещины на границах зерен кристаллической решетки.

  Появлению горячих трещин способствует повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода, никеля, серы и фосфора. Горячие трещины могут возникать как в массиве шва, так и в зоне термического влияния. Распространяться горячие трещины могут как вдоль, так и поперек шва.

Они могут быть внутренними или выходить на поверхность.

Холодные трещины — возникают при температурах ниже 120°С, то есть сразу после остывания сварочного шва. Кроме того, холодные трещины могут возникнуть и через длительный промежуток времени.

Причиной появления холодных трещин являются сварочные напряжения, возникающие во время фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла. Причиной появления холодных трещин может стать растворенный атомарный водород, не успевший выделиться во время сварки.

Причинами попадания водорода могут служить непросушенные швы или сварочные материалы, нарушения защиты сварочной ванны.

Поры — представляют собой полости внутри шва, заполненные не успевшим выделиться газом (в первую очередь водородом). Они могут быть округлой или вытянутой формы, а их размеры зависят от размеров пузырьков образовавшихся газов. Поры могут быть одиночными или развиваться целой цепочкой вдоль сварочного шва.

Основными причинами появления пор являются: присутствие вредных примесей в основном или присадочном металлах, ржавчина или другие загрязнения, не удаленные со свариваемых кромок перед сваркой. Повышенное содержание углерода также способствует появлению пор. Поры могут появляться при нарушениях защиты сварочной ванны, повышенной скорости сварки. Основной причиной появления пор при сварке плавящимся электродом является отсыревшее покрытие.

Одиночные поры не опасны, но их цепочка влияет на прочность сварного соединения.  Участок сварочного шва, в котором присутствуют поры, подлежит переварке предварительной механической зачисткой.

Шлаковые включения — это дефекты сварного шва, выраженные в наличии полостей, заполненных не успевшим всплыть шлаком.

Образование шлаковых включений происходит при некачественной подготовке свариваемых кромок и присадочного материала, завышенной скорости сварки или плохой защите ванны. При сварке в защитных газах шлаковые включения встречаются редко.

Шлаковые включения могут иметь размер до нескольких десятков миллиметров и поэтому являются очень опасными. Участок шва, на котором шлаковые включения превышают допустимые нормы, подлежит вырубке переварке.

Вольфрамовые включения — возникают при нарушении защиты сварочной ванны при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. Кроме этого вольфрамовые включения возникают при коротких замыканиях или завышенной плотности тока. Особенно часто встречаются вольфрамовые включения при сварке алюминия и его сплавов, в которых вольфрам нерастворим.

Оксидные включения — образуются в результате образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаще всего они возникают вследствие значительных поверхностных загрязнений или при нарушениях защиты сварочной ванны. Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко снижают прочность сварного соединения могут привести к его разрушению под приложенной в процессе эксплуатации нагрузкой.

Источник: http://build.novosibdom.ru/node/287

Горячие трещины при сварке: почему возникают, как избежать их появления, как исправить проблему

В шпаклевке, покраске или любых других ремонтных работах можно столкнуться с дефектами. Они возникают, если мастер совершил технологическую ошибку на каком-либо этапе. В сварке самый «популярный» дефект — горячие трещины.

Для крупных и мелких предприятий есть технологические нормативные акты, в которых появление горячих трещин в готовой конструкции стандартизировано. Есть также ГОСТы, которые подробно описывают, в каких ситуациях допускаются те или иные погрешности.

Каждый ГОСТ имеет свою категорию, относится к своему типу деформаций. Это могут быть стандарты непровара кромки или корня, брызги металла, трещины при горячей и холодной сварке, свищи и пористые отверстия, измененная форма шва и прочее.

Актуальность проблемы

Сварочные работы в производственных или даже домашних условиях должны выполняться по общим инструкциям, с учетом ГОСТов.

Даже если вы варите что-то «для себя», соблюдение норм поможет сделать это качественнее, а любая «косметическая» или функциональная проблема при выполнении может повлечь за собой траты на обслуживание или даже замену всей конструкции.

Широко известный дефект — горячая трещина. Такой дефект может быть достаточно большим, чтобы увидеть из без увеличительного стекла. Некоторые из них относятся к «микро-«, разглядеть их просто так не получится.

Но и оба варианта могут быть очень опасными для готового соединения.

В зависимости от того, при каком нагреве была сварена конструкция, коррозии могут быть также горячими и холодными. Если швы сделали, например, при 1000 градусов, трещина в них горячая, а если меньше 1000 — холодная.

Оба варианта этого дефекта практически невозможно устранить, поэтому, найдя такие проблемы в изделии, мастер отмечает его как брак, отправляя в металлолом.

Типы

Не важно, какой термический режим вы выбирали, сваривая элементы. Трещины будут иметь свои особенности в зависимости от положения, например, радиального или продольного.

Горячие — это деструкции между кристаллами металла сварочного шва. Это может касаться и зоны в 10-15 сантиметров около шва, на которую тоже воздействует температура аппарата.

Обычно горячие трещины выглядят как надрез или неравномерный шов и появляются уже тогда, когда соединение остывает после варки. Сам шов с такой трещиной будет темным и кривым.

Если вы сваривали элементы, используя температуру до двухсот градусов, появляются трещины холодные. Такие нарушения — это единичные деструкции, которые также возникают уже на остывшем металле.

На месте перелома они светлые, а возникают около шва. С холодными трещинами вы столкнётесь при использовании дугового типа сварки для элементов из плотного металла с большой площадью поперечного разреза.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое визуальный контроль

Горячие околошовные трещины появляются в четырёх разных ситуациях.

  • Во время обработки стали для изготовления машинных деталей. В этом типе стали много серных соединений. Расплавляясь сульфиды образуют в зоне термовлияния плёнку, которая сильно понижает прочность шва. Такие дефекты называют ликвидационными. Они могут возникнуть и при использовании стали с легирующими элементами. Горячие трещины такого типа длинные, не имеют ответвлений.
  • При сварке нержавеющей стали с «вкраплениями» никеля и хрома. Относительное удлинение в этом случае низкое, это и способствует возникновению горячих трещин.
  • Для маленьких деталей (по типу головок цилиндров) характерны кристаллизационные дефекты — горячие микротрещины.

Есть и другие типы горячих трещин, но ситуации, в которых они появляются, бывают редко.

Предотвращение появления холодных трещин

Чтобы избежать холодных трещин важно тщательно прокалить используемый флюс и электродные стержни, а также заранее нагреть все детали до 200-400 градусов.

Желательно предварительно ознакомиться с требованиями по температуре для металла элементов, выбранного типа сварки. Узнайте, какой шов, а также порядок работы подходят в вашем случае.

Обеспечьте медленное остывание обработанной конструкции и ни в коем случае не используйте для этого охладительные элементы. Чтобы снять напряжение с деталей, проведите смягчающий отжиг.

Причины образования горячих трещин

Возникновение горячих разрушений обусловлено внешними и внутренними факторами. Основная причина — разделение элементов и окислившихся их частей. Изначально они не входят в состав материала.

Окислы появляются при использовании дополнительных примесей. Элементы, которые сегрегируют, становятся причиной горячих дефектов не только тогда, когда плавятся.

Они образуют тонкую пленку, которая уменьшает прочность на границе. Внутренние причины горячих трещин — отдельные свойства присадочных материалов.

Кроме этого возникновению горячих трещин способствует присутствие жидких прослоек или лишних примесей в металле, который вы свариваете.

Использование элементов из вольфрама, ванадия и титана усложняет сварку и нарушает химические связи внутри конструкции. Проблемы вызывают и нарушения целостности детали при её укорочении.

Если жёстко зафиксировать деталь при работе, она будет остывать неравномерно и может «покрыться» горячими коррозиями.

Деформации с большей вероятностью появляются, когда металл становится жидким. Когда он в таком состоянии, его атомы массово перемещаются, а вместе с ними в металл переходят и грязевые частички из внешней среды.

А, пока металл остывает, в нём возникает лишнее напряжение. Такое происходит, когда шов «сел» неравномерно. Это основа возникновения именно поперечных горячих разломов.

Чтобы предотвратить эти проблемы нужно «следить» за металлом, пока он находится в расплавленном состоянии и создать условия для его раскисления. Желательно подобрать аналог сере, которая создает плёнки, это может быть, например, марганец.

Если всё-таки вы выбрали серу, следите за тем, чтобы она проходила слева от перитектической точки. Так выделится вещество, которое лучше ее растворит и исключит появления горячей деформации.

Меры предосторожности

Чтобы во время или по окончании работы не образовывались горячие или холодные трещины, нужно запомнить несколько простых правил и придерживаться их.

Надёжная фиксация элементов при работе обеспечит равномерное распределение температуры в изделии.

Стоит учитывать и толщину стенки металлической детали и подбирать шов по ней: если шов будет слишком маленьким по отношению к детали, скорее всего, появятся проблемы.

Кроме шва подобрать режим сварки (от температуры до направленности электрического поля), угол наклона стержня.

Подготовьте детали и материалы перед работой. Детали нужно обработать термически, а электроды выбирать, учитывая тип сварки, материалом элементов и температурой.

Не стоит покупать дешевые электроды, это может повлиять на аккуратность и равномерность шва. Не допускайте перегрева или превышения силы тока для выбранного типа сварки.

Чтобы не спровоцировать появление горячей деформаций, нужно в первую очередь обратить внимание на инструкции к работе с конкретными сталями или сплавами.

Кроме этого, важно увеличивать или уменьшать ширину шва в соответствии с расширением или сужением сечения изделия. Швы должны быть цельными.

Исправление

Некритичные горячие дефекты работы можно устранить. Для этого есть и нормы ГОСТов 5264 и 1153 — в них предусмотрены этапы «заварки».

Перед работой во время осмотра определяют границы дефекта. Делается это с помощью газовой горелки, разогретой до 150 градусов Цельсия.

После осмотра края горячей трещины обрабатывают сверлом, которое либо должно совпасть с границей, либо отступать от нее максимум на 5 мм.

Если высверлить дефект не получается, можно выжечь его горелкой, также ею обрабатывают области термического влияния. Если размер дефекта более 30 см, заваривают его обратноступенчатым способом сварки.

Мы выяснили, что есть множество причин образования деформаций и дефектов при сварке. Основной дефект — растрескивание при разной температуре сварки, а чтобы они не возникали, нужно узнать особенности свариваемого материала и аппаратуры.

Причинами разломов могут быть «сбои» на любом из этапов работы: от подготовки элементов до создания шва. Для того, чтобы избежать подобных ошибок, существуют ГОСТы сварочных работ.

Лучше изучить их заранее, так как не все трещины поддаются исправлению. Чтобы не переделывать одну и ту же работу, тратя время и материалы, следует «семь раз отмерять».

Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/goryachie-treshchiny-pri-svarke

Горячие и холодные трещины при сварке: кристаллизация, предупреждение и ликвидация трещин

Согласно ГОСТу 30242 все дефекты разделяют на шесть групп. Первая из них целиком принадлежит трещинам. Дефект шва, называемый трещиной, — это несплошность в виде разрыва металла. В месте образования появляется очаг напряжения, который при эксплуатации изделия приведет к дальнейшему разрушению.

Поэтому трещина считается недопустимым дефектом и подлежит устранению. Место образования трещин бывает, как в самом шве, так и в околошовной зоне, где сохраняется термическое влияние. Увидеть этот дефект нетрудно при визуальном осмотре. Для уточнения вида и ее размеров можно использовать лупу с большим увеличением. Ее приходится применять обязательно для обнаружения микротрещин.

Виды трещин

Существуют две разновидности трещин: первая их них называется горячей или высокотемпературной, а вторая — холодной или низкотемпературной. Каждая из них имеет градацию по другим признакам. Горячие и холодные трещины при сварке делятся по направлению — продольные, поперечные, могут быть радиальными или находиться в кратере валика. Горячие трещины образуются в металле при очень высокой температуре — более 1000°С, а для холодных достаточно более низкого значения в 200-300°С.

Горячие

Горячие трещины — это, по определению, разрушения межкристаллического характера. Цвет излома имеют темный, а форму — извилистую. Окисление является сильным.

Причины образования горячих трещин при сварке:

  1. Деформации, вызванные укорочением.
  2. Жидкие прослойки между зернами.
  3. Невозможность перемещения деталей для правильного остывания, что происходит при их слишком сильной фиксации.
  4. Нарушение связей между зернами из-за наличия элементов с низкой температурой затвердевания.
  5. Присутствие примесей и включений. Особенно влияют сера и фосфор.

Горячие трещины при сварке имеют следующую последовательность образования:

  • после прекращения нагрева горячий металл начинает понемногу охлаждаться;
  • при определенной температуре в сварном шве начинают образовываться кристаллы, между которыми имеются прослойки в жидком виде;
  • происходит возрастание напряжений, приводящих к понижению деформационной способности шва и зоны вокруг него.

В результате неодинаковой усадки шва и свариваемого материала после охлаждения возникают внутренние напряжения, вызывающие появление трещин в разных направлениях.

Холодные

Холодные трещины при сварке образуются в теле самого шва и рядом. Они располагаются в продольном и поперечном направлениях под любым углом ко шву. Излом имеет светлый оттенок. Время появления — период остывания деталей. Трещины могут появляться, начиная с температуры 300 °С, поэтому их называют холодными в отличие от горячих.

Наиболее распространенные места появления холодных трещин — корень шва и место, где стыкуются валик и свариваемый металл. Такой вид трещин может появляться не только на поверхности, но и внутри металла. Их протяженность может быть небольшой. Обнаружить внутренние трещины более сложно.

Холодные трещины не имеют такого сильного разветвления, как у горячих. Меньшим является и их раскрытие. При реакции с кислородом воздуха их цвет становится коричневым или голубоватым. Высокопрочные и низколегированные стали являются наиболее уязвимыми.

Холодные трещины при сварке — причины возникновения:

  1. Слишком сильное соединение свариваемых деталей.
  2. Маленький диаметр электрода, не соответствующий толщине свариваемых деталей.
  3. Несоблюдение технологии сварки.
  4. Повышенное содержание углерода.
  5. Слишком быстрое охлаждение.
  6. Наличие внутренних напряжений.
  7. Неправильный выбор электрода.

При возможности следует избегать ситуаций, когда образуются холодные трещины при сварке.

Кристаллизация

Кристаллизацией называется процесс, состоящий в образовании кристаллов. Это происходит при переходе металла из состояния жидкого в твердое. Именно это и происходит при сварке металлических изделий.

Этот процесс в сварном шве приводит к деформированию металлов и образованию трещин. Какие виды трещин образуются при кристаллизации сварного шва? Горячие, которые имеют второе название кристаллизационные, могут появиться в металлическом шве на последней стадии кристаллизации. При этом температура близка к солидусу, когда происходит исчезновение последних капель жидкого металла.

Предупреждение появления трещин

Существуют определенные меры, уменьшающие вероятность возникновения различных видов трещин:

  1. Уменьшение жесткости соединения свариваемых деталей.
  2. Подбирать ширину сварного шва, соизмеримую с толщиной деталей.
  3. Значение сварного тока должно соответствовать рекомендуемому данному виду соединения. Превышение приведет к перегреву.
  4. Сварочную проволоку выбирать с небольшим содержанием серы и углерода.
  5. Соблюдать угол наклона электрода.
  6. Шов не должен быть слишком узким.
  7. Применение многопроходного способа сваривания. Однопроходные швы являются менее прочными.

Не лишним будет предварительный нагрев свариваемых деталей.

Ликвидация трещин

В нормативных материалах указаны меры борьбы с дефектами, в том числе трещинами. Основной метод — сварка трещин. Перед заваркой необходимо произвести подготовку. Она состоит в осмотре повреждения и определении его длины. Окончания трещины высверливают, а при невозможности выполнить эту операцию прижигают концы. Перед началом операции исправляемую область можно слегка подогреть. Если длина трещины составляет более 300 мм, то имеет смысл применить обратноступенчатый метод.

Сварка при ремонте автомобиля

Одной из главных частей автомобиля является головка блока цилиндров. От ее исправности зависит работа двигателя. При образовании в этой детали трещины для ремонта применяется ее заварка. Сварка трещин ГБЦ производится электросваркой. Возможно также применение газовой сварки. После окончания сварки шов покрывают эпоксидной пастой.

Интересное видео

Источник: https://osvarka.com/shvy-i-soedineniya/goryachie-i-kholodnye-treschiny-pri-svarke

Холодные трещины при сварке

При проведении ремонтных процессов могут возникать холодные трещины при сварке. Это явление является локальным разрушением, которое относится к межкристаллическому типу.

Оно образуется в сварных соединениях из-за того, что в них образуются сварочные напряжения. Если горячие трещины можно заметить еще во время процесса, то эти становятся заметными уже в самом конце, когда процесс произошел и металл охладился.

На сварочном соединении становится виден блестящий излом, который прошел из-за температурного окисления.

Холодные трещины при сварке

Различные металлы являются более или менее склонны к образованию этого явления. Главным фактором здесь выступает наличие углерода. Конечно же, точной гарантии того, образуется трещина или нет, не может дать никто, но определенный процент зависимости здесь все же проявляется.

Холодные трещины при сварке могут образовываться уже при температуре ниже 200 градусов Цельсия во время остывания металла. Это явление относится к распространенным дефектам, которые возникают при работе со средне- и высоколегированными сталями. В низколегированных материалах это также возможно, но о статистике возникает гораздо реже.

Чаще всего трещины образуются не на самом шве, а возле него.

Виды трещин при сварке

Наиболее распространенным видом холодных трещин в сварных соединениях являются изломы. Отрывы встречаются не так часто и относятся к тем металлам, у которых имеется аустенитная структура. По своему месту расположения их разделяют на несколько подвидов:

  • Поперечные, которые располагаются перпендикулярно шву и имеют относительно небольшую длину;
  • Продольные, которые пролегают вдоль основного шва и имеют, как правило, достаточно большую длину;
  • В зоне термического влияния, что может находиться даже внутри металла и трудно обнаруживается визуальным осмотром.

Часто трещины образуются из микроскопических дефектов, которые под действием напряжения разрастаются в течение нескольких дней или часов. Сложных швах, таких как двухсторонние, вариантов размещений трещин становится больше. Самыми распространенными вариантами являются такие:

  • Поперечные;
  • Трещины, которые находятся внутри, или на соединении двух швов, верхнего и нижнего;
  • Подваликовая трещина, которая располагается на нижней кромке соединения сварочного металла и металла заготовки;
  • Продольная трещина на границе шва и металла.

Причины образования холодных трещин

Причины образования холодных трещин при сварке

В качестве распространенных причин образования можно выделить три основные фактора:

  1. В зоне термического влияния или непосредственно в самом шве микроструктура металла должна быть сильно чувствительной к воздействию водорода. Такой восприимчивостью обладает мартенситная структура. Она образуется при сварке сталей повышенной прочности.
  2. В зоне, где имеется термическое влияние, должен образовываться диффузный водород, который может проникать в околошовную зону на шве.
  3. В зоне термического влияния также должно присутствовать растягивающее напряжение.

Источник: https://svarkaipayka.ru/tehnologia/holodnaya-svarka/holodnyie-treshhinyi-pri-svarke.html

Образование трещин и дефектов при контактной сварке

Сварка при помощи машины контактной сварки часто сопровождается появлением микротрещин, заметно влияющих на прочность сварных соединений. Скрытые трещины опасны и могут в любой момент вызвать разрушение конструкции. Причины возникновения трещин могут быть различны, в общем случае все трещины подразделяют на горячие и холодные, в зависимости от температуры их образования.

Горячие трещины. Условия возникновения

Горячие трещины образуются при температуре, близкой к точке кристаллизации металла (порядка 1300-1400 градусов). Их зарождение обусловлено двухфазным состоянием металла, когда одна часть еще находится в жидком состоянии, а другая уже кристаллизовалась.

В таком состоянии материал малопластичен и хрупок. В это время в сварном шве могут возникнуть деформации растяжения, вызванные усадкой металла.

Расплавленный металл кристаллизуется слоями, с этим и связан характер горячих трещин, возникающих, как правило, в межкристаллических прослойках.

Каждый металл имеет свой температурный интервал, в пределах которого он становится очень хрупким. Чем меньше нижняя граница этого интервала, тем вероятнее появление трещин при его контактной сварке. Большой риск образования горячих микротрещин имеют металлы, в чьем составе содержатся такие элементы, как сера, кремний, углерод и никель.

Однако, следует отметить, что такой риск велик только в условиях малого содержания в металле легкоплавких включений. При увеличении их содержания вероятность образования микротрещин становится значительно меньше. Такое поведение швов при контактной сварке объясняется тем, что при малом содержании легкоплавких элементов (до 5%), они легко разрушаются, и по ним проходят микротрещины.

Если объем этих включений возрастает до 15-20%, то они связывают между собой кристаллы металла, образуя тесные связи и делая металл более стойким к появлению трещин.

Холодные трещины. Причины образования

При сварке с помощью машину контактной сварки могут появляться и холодные трещины. Они образуются в сварных соединениях при более низких температурах, а именно порядка 300-500 градусов. Главным их отличием от горячих трещин является то, что они появляются не только в межкристаллических прослойках, но и проходят по самим зернам металла.

Причинами возникновения при контактной сварке трещин этого типа могут служить:

  • наличие в материале свариваемых деталей повышенного содержания легирующих элементов или углерода;
  • перегрев металла при сварке;
  • содержание в сварном шве водорода;
  • большие напряжения металла;
  • всевозможные дефекты сварного шва.

Наличие в металле легирующих элементов или углерода делает его очень чувствительным к быстрому охлаждению (свойственно контактной сварке). Быстрое падение температуры после отключения трансформатора от электрической цепи аппарата контактной сварки ведет к образованию трещин в месте сварки или около нее.

Свариваемость металлов

Определенные металлы имеют склонность к появлению во время сварки холодных или горячих трещин, поэтому часто говорят о «свариваемости» металлов, рассматривая ее как самостоятельное свойство. На самом деле такого свойства не существует, под этим понятием объединяют ряд характеристик металлов и условий контактной сварки, оказывающих влияние на прочность соединения и вероятность образования трещин.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое сварное соединение

В общем случае, сварить без трещин можно любые металлы, разница заключается лишь в том, что при контактной сварке одних практически никогда не возникает трещин, а для качественно сварки других необходимы специальные условия (предварительный нагрев, определенные способы сварки и пр.).

Источник: http://m-w-l.ru/obrazovanie-treshchin-i-defektov-pri-kontaktnoj-svarke/

Образование трещин в сталях

С точки зрения простого здравого смысла трещины в сварных соединениях невозможны: металл при выполнении сварного шва сначала жидкий, а затем при охлаждении — пластичный.

Однако факторы (причины и следствия), обуславливающие образование сварного соединения являются также и факторами (условиями), образования трещин в нём, как-то: нагревание, плавление, кристаллизация, охлаждение в жёстком закреплении, структурные, фазовые превращения, внутренние напряжения, микро- и макро- неоднородности, и т.п. Появление (получение) сварного соединения без трещин скорее исключение, чем правило.

В любом сварном соединении (особенно при сварке плавлением), строго говоря, присутствуют трещины (хотя бы микро-), но в благоприятных условиях (в удачном случае) они схлопываются, а в неблагоприятных условиях — (в неудачном случае) — раскрываются — обнаруживают себя. Трещины в сварных соединениях классифицируют как показано на рисунке.

Способность материала сварного соединения воспринимать без разрушения деформации и напряжения, вызываемые термодеформационным циклом сварки, называется его технологической прочностью и является важнейшей характеристикой металла, подлежащего сварке.

Горячие трещины

Согласно теории технологической прочности сопротивляемость сварного соединения образованию горячих трещин определяется такими факторами:

а) пластичностью металла в температурном интервале хрупкости; б) значением (величиной, протяженностью) температурного интервала хрупкости;

в) темпом температурной деформации сварного соединения.

Возникновение сварочных деформаций (и напряжений) обусловлено концентрированным местным нагревом при сварке и имеет место всегда. Это связано с тем, что нагреваемый объём металла при сварке всегда находится в закреплении соседними не нагреваемыми объёмами металла и вынужден претерпевать пластические деформации. Это, в свою очередь, при охлаждении приводит к возникновению силовых напряжений и дополнительных деформаций.

Деформации в твердом металле реализуются по известным механизмам: двойникования, внутризеренного скольжения (приводящего к появлению линий сдвига) и межзёренного проскальзывания, сопровождающегося появлением ступенек по границам зерен.

В такой же последовательности возрастает роль этих составляющих деформаций при повышении температуры металла и уменьшении скорости деформации, причем с повышением температуры сопротивление деформации приграничных участков зерен падает более интенсивно, чем внутризеренных объемов, а запас межзеренной пластичности заметно ниже, чем внутризеренной. Поэтому при высоких температурах обычным является межзеренное разрушение при меньшей пластичности.

Горячие как кристаллизационные, так и подсолидусные трещины имеют межкристаллитный характер. Разрушение идет межзеренно, по границам зерен.

Режим сварки, определяющий температурное поле в свариваемом изделии, может привести к тому, что нерасплавленный металл, расположенный вне ванны, будет менять знак дополнительной деформации металла кристаллизующейся ванны (сжатия или растяжения) в различные моменты времени после прохождения рассматриваемого сечения сварочным источником тепла. Мягкие режимы сварки (с малой скоростью, при предварительном подогреве и пр.) с этой точки зрения являются более благоприятными, хотя на уровень пластичности кристаллизующегося металла они могут оказать как положительное, так и отрицательное воздействие.

Одним из наиболее надежных способов исключения горячих трещин в металле швов является выбор металла с повышенной стойкостью против таких разрушений. Это достигается либо повышением деформационной способности металла в области температур возможного возникновения трещин, либо обеспечением «залечивания» образующихся несплошностей подвижной жидкой фазой (легкоплавкими эвтектиками).

Следует отметить, что увеличение содержания элемента в сплаве для повышения стойкости против образования трещин в шве (т.е. элемента, образующего легкоплавкую эвтектику) применимо далеко не всегда, так как такой сплав может обладать свойствами, недопустимыми с точки зрения эксплуатационных требований к конструкции.

Например, при высоком содержании серы в стали можно исключить кристаллизационные трещины, но механические свойства таких швов окажутся весьма низкими.

Как технологический прием для исключения (ограничения) горячих трещин применяют предварительный подогрев (для низко и среднелегированных сталей), сварку на жестких режимах (для аустенитных сталей), а также выбирают режимы, обеспечивающие благоприятную форму шва, т.е. соотношение ширины и глубины шва (слоя шва). Так, при одном и том же составе металла швы с глубоким проплавлением при малой ширине (т.е. при малом значении b/h; рисунок а, более склонны к горячим трещинам, чем швы с отношением b/h = 1,5-3 – рисунок б).

Для оценки склонности металла швов к образованию горячих трещин существует ряд проб и методик. Технологические пробы основаны главным образом на установлении сравнительных характеристик по сопротивляемости металла швов, выполненных различными сварочными материалами в сопоставимых условиях (размеры и формы образца, режимы сварки и пр.).

Количественные, методики основаны на получении при испытаниях сравнительных численных показателей сопротивляемости (или склонности) металла швов к образованию горячих трещин.

Они осуществляются в виде серии испытаний с получением численного показателя стойкости, обычно скорости дополнительного принудительного деформирования свариваемого образца в период кристаллизации определенного участка сварочной ванны и последующего охлаждения.

Холодные трещины

В сварных соединениях как в металле сварных швов, так и в околошовных зонах ряда металлов образуются так называемые холодные трещины. Свое наименование они получили в связи с тем, что начало их появления фиксируется либо при относительно умеренных температурах (значительно более низких, чем температуры горячей обработки), либо при комнатной и более низкой температурах.

Наиболее типичными холодными трещинами в сварных соединениях являются поперечные трещины в металле швов, поперечные трещины вблизи границы сплавления в околошовной зоне, а также трещины, параллельные границе сплавления, так называемые отколы.

Обычно холодные трещины образуются в металле с недостаточно высокой деформационной способностью, особенно границ зерен, вызываемой закалкой и пластической деформацией при неравномерном охлаждении и фазовых превращениях. Холодные трещины образуются либо в процессе завершения охлаждения сварного соединения, либо через некоторое время после полного охлаждения (замедленное разрушение).

Образование холодных трещин в процессе продолжающегося охлаждения определяется накоплением пластических деформаций в связи с изменением размеров и формы неравномерно охлаждающегося свариваемого изделия.

Замедленные разрушения связаны с длительным действием поля собственных (сварочных) или создаваемых внешними силами напряжений такой величины, при которой продолжается процесс деформирования, хотя бы с весьма малыми скоростями. В случае наличия закаленного металла сопротивление деформации зерен (например, при мартенситной структуре) весьма значительно.

Деформация в этом случае происходит только за счет менее упорядоченных границ зерен (зон металла, прилегающих к границам), главным образом за счет их сдвига.

Сдвиги по границам, расположенным параллельно или под углом к направлению действия сил растяжения, приводят к концентрации напряжений (и стоку несовершенств кристаллического строения, дислокации) к границам зерен, расположенным перпендикулярно к растягивающим силам.

Эта концентрация напряжений и ослабление таких границ скоплением несовершенств строения приводят к зарождению разрушения, наиболее вероятного в стыке границ этих зерен. Под действием напряжений эти микроразрушения развиваются в трещины, распространяющиеся уже в основном по телу зерен, хотя для некоторых сплавов, когда, например, этот процесс сопровождается и другими (старение и пр.), трещина и далее, после зарождения, распространяется в основном по границам зерен.

Наиболее характерными температурами возникновения холодных трещин при сварке закаливающихся сталей являются температуры, при которых уже произошел распад основной части аустенита, но может продолжаться распад остаточного аустенита. Обычно такими температурами являются 120°С и более низкие. Часто трещины образуются уже при комнатных температурах спустя некоторое время после окончания сварки (десятки минут, часы, а иногда и через более длительные промежутки времени).

В закаливающихся сталях образование ряда холодных трещин связано как с получением структур с низкими пластическими свойствами металла, так и с влиянием водорода, растворяющегося при сварке в жидком металле и затем поступающего и в околошовную зону.

Рассмотрим в этом отношении поведение водорода и его влияние на свойства стали при комнатной температуре. Водород, растворенный в металле либо в виде атомарного (Н), либо в виде протона (ТГ), имея весьма малую величину частицы, легко диффундирует в железе не только при высоких температурах, но и при комнатных.

В связи с высокой концентрацией в металле шва, иногда значительно превышающей равновесную растворимость, водород диффузионно распространяется в области с его меньшей концентрацией. Такими областями являются наружная поверхность шва (с которой происходит удаление водорода в воздух), околошовная зона и далее основной металл, а также различные несплошности в металле (поры, пустоты и локальные несовершенства кристаллического строения металла).

В результате такого перемещения водорода его общее количество в зоне термического влияния в определенных условиях может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от соотношения количества водорода, поступающего в нее в заданный отрезок времени из шва и удаляющегося из этой зоны в более глубокие слои основного металла. Одновременно часть водорода, поступающая в несплошности, ассоциируется в молекулы и перестает быть диффузионно-подвижной.

Постепенно в таких несплошностях давление молекулярного водорода растет в связи с дальнейшим поступлением атомарного водорода и образованием новых молекул.

Методами борьбы с образованием холодных трещин при сварке закаливающихся сталей являются:

— уменьшение степени закалки металла при сварке;- снижение содержания водорода в металле шва и околошовной зоне;

— снижение содержания водорода в околошовной зоне при металле шва, не склонном к образованию трещин.

Основным методом уменьшения возможности закаливаемости металла в сварном соединении, главным образом в околошовной зоне, является снижение скорости охлаждения после сварки, достигаемое практически либо увеличением погонной энергии при сварке, либо предварительным подогревом изделия. Увеличение погонной энергии при сварке, допустимо только в ограниченных пределах. Поэтому основным способом, радикально влияющим на изменение (уменьшение) скорости охлаждения металла при сварке, является предварительный подогрев свариваемого изделия.

Источник: https://weldering.com/obrazovanie-treshchin-stalyah

Почему образуются горячие трещины при сварке?

  • Дата: 28-06-2015
  • 407
  • : 13

Во время сварки на металле могут появляться трещины и поры. Это нарушение технологи работы, нормативных требований, относящихся к процессу сварки, подготовки материалов, обработки всех соединений. Появление холодных, горячих трещин при сварке и других дефектов, например, пор, связано с нарушениями в работе. Сегодня, согласно ГОСТу 30242-97, дефекты принято делить на несколько больших групп:

Схема дефектов сварных швов.

  • трещины (горячие, холодные и прочие);
  • полости, поры;
  • различные твердые включения;
  • непровары;
  • нарушение форм сварного шва и другие дефекты.

Любая сварка должна протекать строго в соответствии с правилами. Трещины являются результатом ошибок и оплошностей, разрывами шва, которые возникают при различных нагрузках и охлаждении. Микротрещинами являются повреждения, которые можно увидеть только при условии наличия 50-кратного увеличения, но они опасны, как и обычные большие трещины.

В зависимости от того, при какой температуре варились швы, все трещины можно условно разделить на горячие и холодные Трещины горячие представляют собой повреждения стали, образующиеся при температуре от 1000°C, а холодные появляются при других условиях, когда температура сварки более низкая.

В любом случае все трещины, поры и прочие проявления являются дефектами сварных соединений, т. е. нарушениями, которые могут стать пагубными для обрабатываемых деталей.

Устранению такие ошибки уже не подлежат, поэтому необходимо следить, чтобы сварка производилась в точном соответствии со всеми требованиями и условиями.

Виды трещин при сварке

Классификация сварных трещин.

Все трещины, которые образовываются при нарушении процесса сварки, можно разделить условно на множество разновидностей. Это не только горячие, но и холодные, поперечные и продольные, радиальные и прочие трещины. Необходимо во время работы избегать их появления, так как это приведет к повреждению материала, уменьшению его прочности и долговечности.

Горячие трещины – это межкристаллические разрушения, которые появляются в массе сварного шва, около шва после работы. Они начинают образовываться в так называемом твердожидком состоянии, во время кристаллизации, в остывшем состоянии после окончания работ. Они на изломе имеют темный цвет, форма их извилистая, окисление сильное, распространяется по границе всех зерен. Появление трещин объясняется следующими факторами:

  • появление жидких прослоек, которые располагаются между зернами во время кристаллизации;
  • наличие деформаций при укорачивании.

Во время плавления при высоких температурах и при затвердении в толще материала происходит миграция примесей, увеличивается вероятность сильного загрязнения в пространстве между зернами. Именно жидкая фаза, загрязнение и прочее приводит к тому, что вероятность деформаций указанных областей увеличивается.

Начинают образовываться трещины и другие типы дефектов. Неравномерность объемной, линейной усадки шва во время охлаждения приводит к тому, что внутри появляются напряжения.

Именно они являются причиной того, что наблюдается образование трещин различного размера, которые могут идти не только вдоль сварного шва, но и поперек него.

Схема горячей трещины.

Причины того, что появляются горячие трещины, состоят в следующем:

  1. Слишком жесткое закрепление всех деталей во время сварки. Именно такое крепление сварного узла представляет собой одну из главных опасностей, так как во время остывания правильное перемещение детали затруднено, наблюдаются напряжения, появляются трещины.
  2. Если в детали для сварки имеются различные элементы, которые могут образовывать химические соединения при низких температурах, то происходит нарушение связей. Все это приводит к тому, что образовываются трещины. Это вольфрам, хром, титан, молибден, ванадий.
  3. Наличие вредных примесей в материале свариваемых заготовок. Это фосфор, сера и прочие. Необходимо обращать внимание на их содержание.

Появление горячих трещин при сварке является результатом нарушения и невнимательности в работе. Необходимо избегать ситуаций, которые приводят к нарушениям, так как исправить ошибку уже не получится, а прочность получаемого сварного шва станет низкой.

Меры по предотвращению появления трещин

Чтобы во время работы и после нее не появлялись трещины, как горячие, так и холодные, необходимо предпринять определенные меры. Именно они помогут правильно справиться со всеми проблемами, свести вероятность появления дефектов к минимуму. Трещина горячего либо холодного вида уже не появится, если предпринять следующие действия:

Общий характер изменения склонности к образованию горячих трещин в сварных швах.

  1. Жесткость соединения свариваемых деталей должна быть уменьшена, так как именно невозможность подвижки металла и становится причиной появления различного рода повреждений, в том числе и трещин различного размера.
  2. Если сварной шов имеет слишком малый размер в сравнении с толщиной, то трещины обязательно появятся, а сам шов будет иметь низкое качество. Поэтому перед тем как начать работу, необходимо правильно подобрать тип шва, условия его образования.
  3. Выбор сварки осуществляется в полном соответствии с типом обрабатываемого материала.
  4. Сварной шов выполняют качественно, наконечник держится именно так, как это регламентируется всеми правилами и условиями процесса.
  5. Все детали, перед тем как начнется сварка, требуется подготовить. Это касается нагрева деталей до определенных температур.
  6. Электроды нужно выбирать тщательно, основываясь на температуре работы, типе металла и сварочного аппарата. Нельзя брать дешевые электроды, так как качество самой работы будет низким.
  7. Нельзя превышать рекомендованное значение сварного тока, так как это приведет к перегреву, появлению большого числа крупнозернистых участков охрупченного типа и структуры.
  8. Если в основном свариваемом металле есть много легирующих добавок и углерода, то необходимо внимание уделить выбору технологии и процесса сварки.

Что поможет лучше всего?

Чтобы предупредить ошибки, которые может иметь сварка, необходимо предпринять такие меры:

Методы контроля сварных конструкций.

  1. Надо учитывать все условия работы с конкретным материалом.
  2. Если обрабатываются детали, толщина которых значительная, то и ширину сварного шва необходимо увеличить. Для каждого материала используется свои условия, это требуется обязательно учитывать, а не полагаться на универсальность решения, которого нет.
  3. При сварке нельзя допускать образования узких валиков, производить надо только полноразмерные полноценные швы. Участки используются короткие, примерно по 200-250 мм.
  4. Сварные швы должны быть сплошными, не иметь видимых нарушений.

Сварка является процессом сложным и требовательным, тут нельзя совершать ошибок.

Требуется полностью соблюдать все требования и условия работы, в противном случае есть вероятность появления трещин и других сложных дефектов.

Источник: https://moyasvarka.ru/process/goryachie-treshhiny-pri-svarke.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Металлург Онлайн
Как получить накс сварщика

Закрыть