Ursachen von Rissen in Schweißnähten. Arten von Fehlern in Schweißnähten und Methoden zu ihrer Beseitigung

Mängel an Schweißnähten und Verbindungen sind verschiedene Abweichungen von den Anforderungen der Zeichnungs- und Ausführungsbedingungen. Schweißarbeiten, was die Qualität der Verbindung verschlechtert (ihre Betriebseigenschaften, Dichtigkeit, Kontinuität usw.). Niemand ist immun gegen das Auftreten einer Ehe, daher muss der Schweißer mögliche Mängel, die Ursachen ihres Auftretens sowie Methoden zu ihrer Beseitigung kennen, auf die weiter eingegangen wird.

Fehlerursachen in Schweißverbindungen

Der Schweißprozess wird durch viele Faktoren erschwert, die sowohl objektive (Eigenschaften der zu verbindenden Materialien) als auch subjektive (genaue Einhaltung der Herstellbarkeit des Prozesses, die richtige Wahl der Technologie) umfassen. Das Auftreten einer Eheschließung bei einem Berufsschweißer ist nur mit sachlichen Gründen zu rechtfertigen, und auch dann nur bedingt.

Die Hauptgründe, die zur Bildung von Fehlern in Schweißnähten führen, sind:

• unsachgemäße Vorbereitung der Schweißflächen;
• Fehlanpassung oder Fehlfunktion des Schweißwerkzeugs;
• falsche Auswahl von Schutzflussmitteln oder -gasen und Verletzung der Technologie für ihre Verwendung;
• unzureichende Qualifikation des Schweißers;
• Nichteinhaltung der geforderten Schweißmodi (Betriebsstromleistung, Lichtbogenlänge etc.).

Arten von Schweißfehlern

Alle Defekte solcher Verbindungen können in 2 Haupttypen unterteilt werden:

1. Äußerlich, was mit bloßem Auge erkannt werden kann. Sie können sich als Verbrennungen, mangelnde Durchdringung und andere Anzeichen äußern.
2. Interne, die in Form von Rissen, Poren und anderen unerwünschten Formationen auftreten.

Äußere Defekte in Schweißverbindungen

Zu diesen Mängeln gehören Verletzungen der geometrischen Abmessungen von Schweißnähten (Wulste, Hinterschnitte) sowie Verbrennungen, fehlende Durchdringung und nicht geschweißte Krater.

Zuflüsse (Durchhängen) treten am häufigsten beim horizontalen Schweißen vertikaler Flächen auf. Dies führt dazu, dass geschmolzenes Metall an den Kanten des Grundmetalls austritt, das eine viel niedrigere Temperatur hat (Abb. 1). Sie können in einem kleinen Bereich auftreten oder eine große Ausdehnung entlang der Schweißzone haben.

Ursachen für Zuzüge sind:

• langer Bogen;
• hoher Schweißstrom;
• falsche Position der Elektrode.

Abbildung 1. Durchhängen tritt häufiger beim horizontalen Schweißen auf.

Bei einer Ringverbindung kann ein Durchhängen bei einer großen oder unzureichenden Verschiebung der Elektrode vom Zenit auftreten. An Zuflussstellen können häufig andere Defekte auftreten. Durch die Wahl des richtigen Schweißmodus und eine hochwertige Vorbereitung der zu schweißenden Oberfläche (Entzundern etc.) kann die Bildung von Durchbiegungen verhindert werden.

Unterschnitt - ein Defekt in Form einer Rille im Grundmetall entlang der Schweißnahtkanten (Abb. 2). Dieser Fehler tritt am häufigsten beim Schweißen von Überlappungs- oder T-Verbindungen auf, tritt jedoch manchmal beim Erstellen von Stoßverbindungen auf. In den meisten Fällen tritt es aufgrund falsch ausgewählter Parameter des Schweißprozesses auf.

Beim Kehlschweißen können Hinterschneidungen dadurch entstehen, dass der Lichtbogen mehr auf eine vertikale als auf eine horizontale Fläche gerichtet ist. Dies führt dazu, dass die Metallschmelze bis zum unteren Rand abfließt und nicht ausreicht, um das Bad vollständig zu füllen. Bei zu hoher Schweißgeschwindigkeit und zu hoher Spannung können die Schweißnähte buckelig ausfallen. Durch die schnelle Erstarrung des Schmelzbades können auch Hinterschnitte entstehen. Eine Verringerung der Schweißgeschwindigkeit beseitigt diesen Mangel.

Auch die Länge des Bogens beeinflusst das Auftreten von Hinterschnitten. Mit zunehmender Größe des Lichtbogens nimmt auch die Größe der Schweißnaht zu, was zu einer Erhöhung der Menge an geschmolzenem Grundmetall führt. Da der Wärmeeintrag bei zunehmender Lichtbogenlänge gleich bleibt, reicht er nicht für die gesamte Naht, die Kanten kühlen schnell ab, es entstehen Hinterschneidungen. Die Verringerung der Lichtbogenlänge kann nicht nur Hinterschnitte eliminieren, sondern auch die Penetration erhöhen..

Abbildung 2. Unterschnitt ist ein Defekt, der als Rille entlang der Kanten der Schweißnaht erscheint.

Es werden Verbrennungen genannt, die sich durch Eindringen und Ausströmen von flüssigem Metall durch ein Durchgangsloch in der Naht äußern. In diesem Fall kann sich auf der anderen Seite der Verbindungsstelle ein Leck bilden. Durchbrennen entsteht durch einen zu hohen Wert des Betriebsstroms, einen großen Abstand zwischen den Metallkanten, eine unzureichende Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode, eine unzureichende Dicke der Auskleidung oder einen losen Sitz auf dem Grundmetall. Die Beseitigung dieses Mangels erfolgt durch Reduzierung des Betriebsstroms und Erhöhung der Elektrodengeschwindigkeit. In diesem Fall sollte besonders auf die Qualität der Passung der Kanten des Teils geachtet werden, damit das geschmolzene Metall nicht aus dem Schweißbad schwappt.

Mangelnde Durchdringung ist lokales Nichtverschmelzen des abgeschiedenen Metalls mit dem Grundmetall oder den Schichten der Schweißnaht untereinander. Dieser Fehler ist auch auf die unvollständige Füllung des Schweißbereichs zurückzuführen (Abb. 3).

Ein fehlender Einbrand mindert die Qualität der Verbindung erheblich und kann dazu führen, dass die Schweißverbindung mit der Zeit zusammenbricht.

Dieser Fehler tritt aufgrund von unzureichendem Betriebsstrom, hoher Schweißgeschwindigkeit, schlechter Vorbereitung der zu schweißenden Oberflächen, Vorhandensein von Fremdstoffen (Schlacke, Rost usw.) und Verunreinigungen an den Kanten des Teils auf. Um das Auftreten von fehlender Durchdringung zu verhindern, können Sie den erforderlichen Wert des Schweißstroms auswählen.

Innere Defekte in Schweißnähten

Die häufigsten inneren Fehler sind Heißrisse, Kaltrisse und Poren.

Abbildung 3. Mangelnder Einbrand verringert die Qualität der Verbindung erheblich und führt zur Zerstörung der Schweißnaht.

Heißrisse entstehen, wenn das Metall auf eine Temperatur von mehr als 1200 °C erhitzt wird, was zu einer schnellen Abnahme der plastischen Eigenschaften des Metalls führt (Kristallisation). Heißrisse entstehen an den Korngrenzen des Kristallgitters. Ihr Auftreten wird durch das Vorhandensein einer großen Menge verschiedener Verunreinigungen im Metall erleichtert. Solche Risse können sich sowohl über als auch entlang der Naht ausbreiten.

Kaltrisse treten auf, wenn die Metalltemperatur unter 130 °C liegt. Manchmal können solche Defekte im Laufe der Zeit auftreten. Die Gründe für ihr Auftreten können Schweißspannungen sein, die während Phasenumwandlungen gebildet werden, oder gelöster atomarer Wasserstoff, der beim Schweißen keine Zeit hatte, freigesetzt zu werden.

Poren sind mit Gas gefüllte Hohlräume in der Naht, die während des Schweißvorgangs keine Zeit hatten, freigesetzt zu werden. Sie können unterschiedliche Formen und Größen haben, die von der Größe der Gasbläschen abhängen. Die Hauptgründe für diesen Mangel sind:

• das Vorhandensein von Verunreinigungen im Füllstoff oder Basismetall;
• schlechte Verarbeitung von geschweißten Oberflächen;
• erhöhter Kohlenstoffgehalt;
• Verletzung des Schutzes des Schweißbades.

Einzelne Poren stellen keine große Gefahr dar, aber ihre Kette verringert die mechanischen Eigenschaften des Produkts. Der Abschnitt der Schweißnaht, in dem Poren gefunden werden, wird einem Überkochen mit vorheriger mechanischer Reinigung ausgesetzt.

Verfahren zum Erkennen von Fehlern in Schweißverbindungen

Schweißfehler können auf folgende Weise identifiziert werden:

Allgemeine Informationen und Organisation der Kontrolle

Gemäß GOST 15467-79 ist die Produktqualität eine Reihe von Produkteigenschaften, die seine Eignung zur Befriedigung bestimmter Bedürfnisse gemäß seinem Zweck bestimmen. Die Qualität geschweißter Produkte hängt von der Übereinstimmung des Materials mit den technischen Spezifikationen, dem Zustand der Ausrüstung und Werkzeuge, der Richtigkeit und dem Entwicklungsstand der technologischen Dokumentation, der Einhaltung der technologischen Disziplin sowie der Qualifikation der Arbeiter ab. Hohe technische und betriebliche Eigenschaften der Produkte können nur gewährleistet werden, wenn die technologischen Prozesse genau durchgeführt werden und ihre Stabilität gewährleistet ist. Eine besondere Rolle spielen dabei verschiedene Methoden der objektiven Kontrolle sowohl der Produktionsprozesse als auch der fertigen Produkte. Bei der richtigen Organisation des technologischen Prozesses sollte die Kontrolle ein wesentlicher Bestandteil sein. Die Erkennung von Mängeln dient nicht nur als Signal für die Ablehnung von Produkten, sondern auch für die betriebliche Anpassung der Technologie.

Geschweißte Konstruktionen werden in allen Phasen ihrer Herstellung kontrolliert. Außerdem werden Einrichtungsgegenstände und Geräte systematisch überprüft. Bei der Vorkontrolle werden die Haupt- und Hilfsstoffe geprüft, ihre Übereinstimmung mit der Zeichnung und den Spezifikationen festgestellt.

Nach den Beschaffungsarbeiten werden die Teile meist einer externen Prüfung unterzogen, d.h. überprüfen Aussehen Details, Oberflächenqualität, das Vorhandensein von Graten, Rissen, Kerben usw. und werden auch mit Universal- und Spezialwerkzeugen, Schablonen und unter Verwendung von Kontrollgeräten gemessen. Kontrollieren Sie besonders sorgfältig die Bereiche, die dem Schweißen ausgesetzt sind. Das Profil der für das Schmelzschweißen vorbereiteten Kanten wird mit speziellen Schablonen überprüft, und die Qualität der Oberflächenvorbereitung wird mit optischen Instrumenten oder speziellen Mikrometern überprüft.

Während des Zusammenbaus und Heftens prüfen sie die Lage der Teile zueinander, die Größe der Lücken, die Lage und Größe der Heftklammern, das Fehlen von Rissen, Brandwunden und anderen Mängeln an den Stellen der Heftklammern usw. Die Qualität der Montage und Heftungen wird hauptsächlich durch externe Inspektion und Messung bestimmt.

Der kritischste Moment ist die Stromkontrolle beim Schweißen. Die Organisation der Kontrolle von Schweißarbeiten kann in zwei Richtungen erfolgen: Sie kontrollieren die Schweißprozesse selbst oder die resultierenden Produkte.

Die Prozesskontrolle hilft, das Auftreten systematischer Fehler zu vermeiden und ist besonders effektiv beim automatisierten Schweißen (automatischer und mechanisierter Lichtbogen, Elektroschlacke usw.). Es gibt folgende Möglichkeiten, Schweißprozesse zu steuern.

Kontrolle durch Muster von technologischen Tests. In diesem Fall werden regelmäßig Verbindungsproben aus einem Material der gleichen Güte und Dicke wie das zu schweißende Produkt hergestellt und einer umfassenden Prüfung unterzogen: äußere Untersuchung, Verbindungsfestigkeitstests, Röntgentransmission, metallografische Untersuchung usw. Die Nachteile dieses Kontrollverfahrens umfassen einen gewissen Unterschied zwischen der Probe und dem Produkt sowie die Möglichkeit, die Schweißbedingungen von dem Moment an, an dem eine Probe hergestellt wird, bis zu dem Moment, an dem die nächste hergestellt wird, zu ändern.

Steuerung über verallgemeinernde Parameter, die in direktem Zusammenhang mit der Schweißqualität stehen, z. B. die Nutzung eines dilatometrischen Effekts bei Punktschweißbedingungen. In den meisten Fällen des Schmelzschweißens ist es jedoch schwierig oder nicht immer möglich, das Vorhandensein eines verallgemeinernden Parameters zu identifizieren, der es ermöglicht, die Qualität von Verbindungen ausreichend zuverlässig zu kontrollieren.

Steuerung der Parameter des Schweißmodus. Da es für Schmelzschweißprozesse in den meisten Fällen keine verallgemeinernden Parameter gibt, werden in der Praxis Parameter gesteuert, die den Schweißmodus direkt bestimmen. Beim Lichtbogenschweißen sind solche Parameter in erster Linie Stromstärke, Lichtbogenspannung, Schweißgeschwindigkeit, Drahtvorschubgeschwindigkeit usw. Der Nachteil dieses Ansatzes ist die Notwendigkeit, viele Parameter zu kontrollieren, von denen jeder einzeln nicht direkt das Qualitätsniveau der Verbindungen charakterisieren kann erhalten.

Die Kontrolle der Produkte erfolgt schrittweise oder nach Produktionsende. Letzteres Verfahren steuert in der Regel einfache Produkte. Die Schweißqualität des Produkts wird anhand des Vorhandenseins äußerer oder innerer Mängel bewertet. Die Entwicklung der Physik hat große Möglichkeiten zur Schaffung hocheffizienter Methoden zur Fehlererkennung mit hoher Auflösung eröffnet, die es ermöglichen, die Qualität von Schweißverbindungen in kritischen Strukturen zerstörungsfrei zu überprüfen.

Je nachdem, ob bei der Prüfung die Integrität der Schweißverbindung verletzt wird oder nicht, werden zerstörungsfreie und zerstörende Prüfverfahren unterschieden.

Defekte an Schweißverbindungen und ihre Ursachen

Bei der Bildung von Schweißverbindungen im Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone können verschiedene Abweichungen von den festgelegten Normen und technischen Anforderungen auftreten, die zu einer Verschlechterung der Leistung von Schweißkonstruktionen, einer Verringerung ihrer Betriebssicherheit und einer Verschlechterung führen im Aussehen des Produktes. Solche Abweichungen werden als Fehler bezeichnet. Fehler in Schweißverbindungen werden durch die Ursachen ihres Auftretens und ihren Ort (außen und innen) unterschieden. Abhängig von den Ursachen ihres Auftretens können sie in zwei Gruppen eingeteilt werden. Die erste Gruppe umfasst Fehler im Zusammenhang mit metallurgischen und thermischen Phänomenen, die während der Bildung, Bildung und Kristallisation des Schweißbades und der Abkühlung der Schweißverbindung auftreten (heiße und kalte Risse im Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone, Poren, Schlackeneinschlüsse, ungünstig). Änderungen in den Eigenschaften des Schweißgutes und Wärmeeinflusszonen).

Die zweite Gruppe von Defekten, die als Defekte bei der Bildung von Schweißnähten bezeichnet werden, umfasst Defekte, deren Ursprung hauptsächlich mit einer Verletzung des Schweißmodus, einer unsachgemäßen Vorbereitung und Montage von Strukturelementen zum Schweißen, einer Fehlfunktion der Ausrüstung und einer unzureichenden Qualifikation von verbunden ist der Schweißer und andere Verstöße gegen den technologischen Prozess. Zu den Fehlern dieser Gruppe gehören Unstimmigkeiten der Schweißnähte mit den berechneten Abmessungen, fehlende Durchdringung, Hinterschneidungen, Brandwunden, Durchhängen, nicht geschweißte Krater usw. Die Arten von Fehlern sind in Abb. 1 dargestellt. 1. Mängel in Form und Größe von Schweißnähten sind ihre Unvollständigkeit, ungleichmäßige Breite und Höhe, Tuberositas, Sättel, Einschnürungen usw.

Abbildung 1 - Arten von Fehlern in Schweißnähten:

a - Schwächung der Naht. b - ungleichmäßige Breite, c - Zufluss, d - Hinterschneidung, c - fehlendes Eindringen, c - Risse und Poren, g - interne Risse und Poren, h - internes Fehlen des Eindringens, i - Schlackeneinschlüsse

Diese Defekte verringern die Festigkeit und beeinträchtigen das Erscheinungsbild der Naht. Die Gründe für ihr Auftreten bei mechanisierten Schweißverfahren sind Spannungsschwankungen im Netzwerk, Drahtschlupf in den Vorschubrollen, ungleichmäßige Schweißgeschwindigkeit aufgrund von Spiel im Mechanismus zum Bewegen der Schweißmaschine, falscher Elektrodenneigungswinkel, Flüssigmetallfluss in Lücken, deren Unebenheiten entlang der Verbindungslänge usw. .P. Fehler in Form und Größe der Nähte weisen indirekt auf die Möglichkeit der Bildung innerer Fehler in der Naht hin.

Zuflüsse entstehen durch das Fließen von flüssigem Metall auf die Oberfläche eines kalten Grundmetalls, ohne mit diesem zu verschmelzen. Sie können lokal sein - in Form einzelner gefrorener Tropfen und haben auch eine beträchtliche Länge entlang der Naht. Am häufigsten entsteht ein Durchhängen, wenn horizontale Schweißnähte in einer vertikalen Ebene hergestellt werden. Die Gründe für die Bildung von Durchhängen sind ein großer Schweißstrom, ein zu langer Lichtbogen, eine falsche Neigung der Elektrode, ein großer Neigungswinkel des Produkts beim Schweißen nach unten. Bei der Durchführung von Umfangsnähten entsteht ein Durchhängen, wenn die Elektrode nicht ausreichend oder übermäßig vom Zenit verschoben wird. An Einströmungsstellen sind oft fehlende Durchdringung, Risse etc. feststellbar.

Hinterschneidungen sind längliche Vertiefungen (Rillen), die im Grundmetall entlang der Kante der Naht gebildet werden. Sie resultieren aus einem hohen Schweißstrom und einem langen Lichtbogen. Die Hauptursache für Hinterschneidungen bei Kehlnähten ist die Verschiebung der Elektrode zur senkrechten Wand hin. Dies bewirkt eine erhebliche Erwärmung des Metalls der vertikalen Wand und dessen Fließen beim Aufschmelzen auf die horizontale Wand. Hinterschneidungen führen zu einer Schwächung des Querschnitts der Schweißverbindung und der Konzentration von Spannungen darin, was zu einer Zerstörung führen kann.

brennt- Dies sind Durchgangslöcher in der Naht, die durch das Ausfließen eines Teils des Badmetalls entstehen. Die Gründe für ihre Bildung können ein großer Spalt zwischen den zu schweißenden Kanten, ein unzureichendes Abstumpfen der Kanten, ein zu hoher Schweißstrom und eine unzureichende Schweißgeschwindigkeit sein. Am häufigsten entstehen Verbrennungen beim Schweißen von dünnem Metall und beim ersten Durchgang einer mehrschichtigen Schweißnaht. Ein Durchbrennen kann auch durch unzureichend vorgespannte Schweißunterlagen oder Flussmittelpads verursacht werden.

Fehlende Verschmelzung als lokales Nichtverschmelzen der Kanten des Grundmetalls oder Nichtverschmelzen einzelner Raupen miteinander beim Mehrlagenschweißen bezeichnet. Ein Mangel an Durchdringung reduziert den Querschnitt der Naht und verursacht eine Spannungskonzentration in der Verbindung, was die Festigkeit der Struktur drastisch verringern kann. Die Gründe für die Bildung von Bindefehlern sind eine schlechte Reinigung des Metalls von Zunder, Rost und Verunreinigungen, ein kleiner Spalt während der Montage, eine große Abstumpfung, ein kleiner Fasenwinkel, ein unzureichender Schweißstrom, eine hohe Schweißgeschwindigkeit und ein Verschieben der Elektrode aus das Zentrum des Gelenks. Bindefehler oberhalb des zulässigen Wertes müssen beseitigt und anschließend verschweißt werden.

Risse sowie fehlende Durchdringung sind die gefährlichsten Mängel bei Schweißnähten. Sie können sowohl in der Naht selbst als auch in der Wärmeeinflusszone auftreten und entlang oder quer zur Naht liegen. Risse können makro- und mikroskopisch klein sein. Die Rissbildung wird durch einen erhöhten Kohlenstoffgehalt sowie Verunreinigungen durch Schwefel und Phosphor beeinflusst.

Schlackeneinschlüsse, Schlackeneinschlüsse in der Naht, entstehen durch schlechte Reinigung der Kanten von Teilen und der Oberfläche des Schweißdrahtes von Oxiden und Verunreinigungen. Sie treten beim Schweißen mit langem Lichtbogen, unzureichendem Schweißstrom und zu hoher Schweißgeschwindigkeit sowie beim Mehrschichtschweißen auf - unzureichende Entfernung von Schlacke aus früheren Schichten. Schlackeneinschlüsse schwächen den Querschnitt der Schweißnaht und ihre Festigkeit.

Gasporen treten in Schweißnähten mit unzureichender Gasentfernung während der Kristallisation des Schweißgutes auf. Gründe für die Poren sind der erhöhte Kohlenstoffgehalt beim Schweißen von Stählen, Verunreinigungen an den Kanten, die Verwendung von Nassflussmitteln, Schutzgasen, hohe Schweißgeschwindigkeit und die falsche Wahl des Zusatzdrahtes. Die Poren können in getrennten Gruppen, in Form von Ketten oder einzelnen Hohlräumen in der Naht angeordnet sein. Manchmal kommen sie in Form von trichterförmigen Vertiefungen an die Nahtoberfläche und bilden die sogenannten Fisteln. Die Poren schwächen auch den Querschnitt der Naht und ihre Festigkeit, durch Poren führt dies zu einer Verletzung der Dichtigkeit der Fugen.

Schweißmikrostruktur und Wärmeeinflusszonen bestimmt maßgeblich die Eigenschaften von Schweißverbindungen und charakterisiert deren Qualität.

Zu den Mikrostrukturfehlern gehören: erhöhter Gehalt an Oxiden und verschiedenen nichtmetallischen Einschlüssen, Mikroporen und Mikrorisse, Grobkorn, Überhitzung, Überhitzung des Metalls usw. Überhitzung ist gekennzeichnet durch übermäßige Vergröberung des Korns und Vergröberung des Metallgefüges. Burnout ist gefährlicher - das Vorhandensein von Körnern mit oxidierten Grenzen in der Metallstruktur. Ein solches Metall hat eine erhöhte Zerbrechlichkeit und kann nicht korrigiert werden. Die Ursache des Durchbrennens ist ein schlechter Schutz des Schweißbades während des Schweißens sowie das Schweißen mit zu hohem Strom.

Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Schweißverbindungen

Zu den zerstörungsfreien Methoden der Qualitätskontrolle von Schweißverbindungen gehören die äußere Inspektion, die Kontrolle der Undurchlässigkeit (oder Dichtheit) von Strukturen, die Kontrolle zur Erkennung von an der Oberfläche auftretenden Fehlern, die Kontrolle von verborgenen und inneren Fehlern.

Externe Inspektion und Messung von Schweißnähten sind die einfachsten und am weitesten verbreiteten Methoden zur Kontrolle ihrer Qualität. Sie sind die ersten Kontrollvorgänge zur Abnahme der fertigen Schweißbaugruppe oder des Produktes. Alle Schweißnähte werden dieser Art von Kontrolle unterzogen, unabhängig davon, wie sie in Zukunft geprüft werden.

Eine äußere Untersuchung der Schweißnähte zeigt äußere Mängel: fehlende Durchdringung, Durchhängen, Hinterschneidungen, äußere Risse und Poren, Verschiebung der Schweißkanten von Teilen usw. Die Sichtprüfung erfolgt sowohl mit bloßem Auge als auch unter Verwendung einer Lupe mit einer bis zu 10-fachen Vergrößerung.

Messungen von Schweißnähten ermöglichen es, die Qualität einer Schweißverbindung zu beurteilen: Ein unzureichender Abschnitt der Schweißnaht verringert ihre Festigkeit und ein zu großer - erhöht innere Spannungen und Verformungen. Die Querschnittsabmessungen der fertigen Naht werden je nach Verbindungsart gemäß ihren Parametern überprüft. Überprüfen Sie an der Stumpfnaht die Breite, Höhe und Größe der Ausbuchtung von der Seite der Wurzel der Schweißnaht in der Ecke - messen Sie das Bein. Die gemessenen Parameter müssen TU oder GOSTs entsprechen. Die Abmessungen von Schweißnähten werden normalerweise durch Messgeräte oder spezielle Schablonen kontrolliert.

Äußere Untersuchungen und Messungen von Schweißnähten erlauben keine abschließende Beurteilung der Schweißqualität. Sie stellen nur die äußeren Mängel der Naht fest und ermöglichen es Ihnen, ihre fragwürdigen Bereiche zu bestimmen, die genauer überprüft werden können.

Überprüfung der Dichtheit von Schweißnähten und Verbindungen. Schweißnähte und Verbindungen einer Reihe von Produkten und Konstruktionen müssen die Anforderungen an die Dichtheit (Dichtheit) für verschiedene Flüssigkeiten und Gase erfüllen. Vor diesem Hintergrund werden Schweißnähte bei vielen Schweißkonstruktionen (Tanks, Rohrleitungen, Chemieanlagen usw.) einer Dichtheitskontrolle unterzogen, die nach Abschluss der Installation oder Herstellung der Konstruktion durchgeführt wird Inspektion entfällt vor der Prüfung Die Dichtheit von Schweißnähten wird mit folgenden Methoden kontrolliert: Kapillar (Kerosin), chemisch (Ammoniak), Blase (Luft- oder Hydraulikdruck), Vakuum oder gaselektrischer Lecksucher.

Kerosinkontrolle basiert auf dem physikalischen Phänomen der Kapillarität, das darin besteht, dass Kerosin durch Kapillarkanäle – durch Poren und Risse – aufsteigen kann. Während der Prüfung werden die Schweißnähte auf der Seite, die für die Inspektion und Fehlererkennung besser zugänglich ist, mit einer wässrigen Kreidelösung bedeckt. Nach dem Trocknen der lackierten Oberfläche auf der Rückseite wird die Naht reichlich mit Kerosin befeuchtet. Lecks in den Nähten werden durch das Vorhandensein von Spuren von eindringendem Kerosin auf der Kreidebeschichtung erkannt. Das Auftreten einzelner Flecken weist auf Poren und Fisteln, Streifen hin - durch Risse und mangelndes Eindringen in die Naht. Aufgrund der hohen Durchdringungskraft von Kerosin werden Defekte mit einer Quergröße von 0,1 mm oder weniger erkannt.

Ammoniakkontrolle basierend auf einer Farbänderung einiger Indikatoren (eine Lösung von Phenolphthalein, Quecksilbernitrat) unter dem Einfluss von Alkalien. Als Kontrollreagenz wird Ammoniakgas verwendet. Bei der Prüfung wird ein mit 5%iger Indikatorlösung angefeuchtetes Papierband auf eine Seite der Naht gelegt und auf der anderen Seite die Naht mit einem Gemisch aus Ammoniak und Luft behandelt. Ammoniak, das durch die Lecks der Schweißnaht eindringt, färbt den Indikator an den Stellen mit Defekten.

Hydraulische Druckregelung Wird verwendet, um die Festigkeit und Dichte verschiedener Behälter, Kessel, Dampf-, Wasser- und Gasleitungen und anderer geschweißter Konstruktionen zu testen, die unter übermäßigem Druck arbeiten. Vor der Prüfung wird das geschweißte Produkt vollständig mit wasserdichten Stopfen verschlossen. Schweißnähte von der Außenfläche werden mit Luftblasen gründlich getrocknet. Dann wird das Produkt mit Wasser unter Überdruck gefüllt, 1,5 - 2 mal höher als der Arbeitsdruck, und für eine bestimmte Zeit gehalten. Defekte Stellen werden durch das Auftreten von Undichtigkeiten, Tropfen oder Benetzung der Nahtoberfläche bestimmt.

Vakuumkontrolle Schweißnähte freilegen, die nicht mit Kerosin, Luft oder Wasser geprüft werden können und die nur von einer Seite zugänglich sind. Es wird häufig verwendet, um die Schweißnähte der Böden von Tanks, Gasbehältern und anderen Blechstrukturen zu überprüfen. Das Wesen des Verfahrens besteht darin, auf einer Seite des kontrollierten Bereichs der Schweißnaht ein Vakuum zu erzeugen und auf derselben Seite der Schweißnaht das Eindringen von Luft durch die vorhandenen Lecks zu registrieren. Die Kontrolle erfolgt mit einer tragbaren Vakuumkammer, die auf der am besten zugänglichen Seite der Schweißverbindung installiert und zuvor mit Seifenwasser befeuchtet wird (Abb. 2).

Abbildung 2 - Vakuumkontrolle der Naht:1 - Vakuummeter, 2 - Gummidichtung, 3 - Seifenlösung, 4 - Kammer.

Je nach Form des zu kontrollierenden Produktes und Anschlussart kommen flache, eckige und kugelförmige Vakuumkammern zum Einsatz. Um ein Vakuum zu erzeugen, verwenden sie spezielle Vakuumpumpen.

Lumineszenzkontrolle und Kontrolle durch das Verfahren von Farben, auch Kapillarfehlersuche genannt, wird mit speziellen Flüssigkeiten durchgeführt, die auf die kontrollierte Oberfläche des Produkts aufgetragen werden. Diese Flüssigkeiten, die eine hohe Benetzungsfähigkeit haben, dringen in die kleinsten Oberflächenfehler ein - Risse, Poren, Eindringungsfehler. Die Lumineszenzkontrolle basiert auf der Eigenschaft einiger Substanzen, unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung zu leuchten. Vor der Überprüfung der Oberfläche der Naht und der Wärmeeinflusszone werden sie von Schlacke und Verunreinigungen gereinigt, eine Schicht aus eindringender Flüssigkeit wird darauf aufgetragen, die dann entfernt wird, und das Produkt wird getrocknet. Um Fehler zu erkennen, wird die Oberfläche mit ultravioletter Strahlung bestrahlt - an den Fehlerstellen werden Flüssigkeitsspuren durch Glühen erkannt.

Lackkontrolle Es besteht darin, dass auf die gereinigte Oberfläche der Schweißverbindung eine Benetzungsflüssigkeit aufgetragen wird, die unter Einwirkung von Kapillarkräften in den Defekthohlraum eindringt. Nach dem Entfernen wird weiße Farbe auf die Nahtoberfläche aufgetragen. Hervorstehende Flüssigkeitsspuren weisen auf die Fehlerstelle hin.

Kontrolle durch gaselektrische Lecksucher und werden zum Testen kritischer Schweißkonstruktionen verwendet, da solche Lecksucher ziemlich komplex und teuer sind. Als Indikatorgas wird Helium verwendet. Aufgrund seiner hohen Durchdringungsfähigkeit durchdringt es kleinste Ungänzen im Metall und wird von einem Lecksucher erfasst. Bei der Kontrolle wird die Schweißnaht geblasen oder das Innenvolumen des Produkts mit einer Mischung aus Prüfgas und Luft gefüllt. Das durch Lecks eindringende Gas wird von einer Sonde erfasst und in einem Lecksuchgerät analysiert.

Die folgenden Kontrollmethoden werden verwendet, um versteckte interne Defekte zu erkennen.

Magnetische Kontrollmethoden basierend auf der Erkennung von magnetischen Streufeldern, die sich während der Magnetisierung kontrollierter Produkte an den Stellen von Defekten bilden. Das Produkt wird magnetisiert, indem der Kern des Elektromagneten damit geschlossen oder in den Elektromagneten eingesetzt wird. Der erforderliche magnetische Fluss kann auch erzeugt werden, indem Strom durch die Windungen (3 - 6 Windungen) des Schweißdrahtes geleitet wird, der auf das gesteuerte Teil gewickelt ist. Abhängig von der Methode zur Erfassung von Streuflüssen werden folgende Methoden der magnetischen Kontrolle unterschieden: Magnetpulvermethode, Induktion und Magnetographie. Beim Magnetpulververfahren wird trockenes Magnetpulver (Zunder, Eisenspäne) oder eine Suspension von Magnetpulver in Flüssigkeit (Petroleum, Seifenwasser, Nassverfahren) auf die Oberfläche eines magnetisierten Gelenks aufgetragen. Über der Fehlerstelle werden Pulveransammlungen in Form eines korrekt ausgerichteten Magnetspektrums erzeugt. Um die Beweglichkeit des Pulvers zu erleichtern, wird das Produkt leicht geklopft. Mit Hilfe von Magnetpulver mit bloßem Auge unsichtbare Risse, innere Risse in einer Tiefe von nicht mehr als 15 mm, Metallablösungen sowie große Poren, Schalen und Schlackeneinschlüsse in einer Tiefe von nicht mehr als 3–5 mm werden aufgedeckt. Beim Induktionsverfahren wird der magnetische Fluss im Produkt durch einen Wechselstrom-Elektromagneten induziert. Defekte werden mit einem Sucher erkannt, in dessen Spule unter dem Einfluss eines Streufelds eine EMF induziert wird, die ein optisches oder akustisches Signal auf dem Indikator verursacht. Bei der magnetographischen Methode (Abb. 3) wird das Streufeld auf einem elastischen Magnetband fixiert, das fest gegen die Gelenkfläche gedrückt wird. Die Aufzeichnung wird auf einem magnetografischen Fehlersuchgerät reproduziert. Durch den Vergleich der kontrollierten Verbindung mit dem Standard wird auf die Qualität der Verbindung geschlossen.

Abbildung 3 – Magnetische Aufzeichnung von Defekten auf Band:1 - beweglicher Elektromagnet, 2 - Nahtfehler, 3 - Magnetband.

Strahlungskontrollmethoden sind zuverlässige und weit verbreitete Kontrollmethoden, die auf der Fähigkeit von Röntgen- und Gammastrahlung basieren, das Metall zu durchdringen. Die Fehlererkennung bei Strahlungsverfahren beruht auf der unterschiedlichen Absorption von Röntgen- oder Gammastrahlung durch Metallabschnitte mit und ohne Fehler. Schweißnähte werden mit speziellen Vorrichtungen durchscheinend. Auf der einen Seite der Naht wird in einigem Abstand eine Strahlungsquelle platziert, auf der gegenüberliegenden Seite wird eine Kassette mit einem empfindlichen Film fest angedrückt (Abb. 4). Bei der Transmission passieren die Strahlen die Schweißnaht und bestrahlen die Folie. An Stellen mit Poren, Schlackeneinschlüssen, fehlender Durchdringung, großen Rissen, dunkle Flecken. Die Art und Größe von Fehlern wird durch Vergleich des Films mit Referenzbildern bestimmt. Röntgenquellen sind spezielle Geräte (RUP-150-1, RUP-120-5-1 usw.).

Abbildung 4 - Schema der Strahlungsdurchlässigkeit von Nähten: a - Röntgen, b - Gammastrahlung: 1 - Strahlungsquelle, 2 - Produkt, 3 - empfindlicher Film

Es ist zweckmäßig, Defekte in Details bis zu einer Dicke von 60 mm durch Röntgendurchleuchtung aufzudecken. Neben der Radiographie (Filmbelichtung) kommt auch die Durchleuchtung zum Einsatz, d.h. Erhalten eines Signals über Defekte, wenn Metall auf einem Bildschirm mit einer fluoreszierenden Beschichtung durchscheinend ist. Vorhandene Mängel werden in diesem Fall auf dem Bildschirm berücksichtigt. Dieses Verfahren kann mit Fernsehgeräten kombiniert werden und die Steuerung kann aus der Ferne erfolgen.

Radioaktive Isotope wie Kobalt-60, Thulium-170, Iridium-192 usw. dienen als Strahlungsquelle, wenn Schweißnähte mit Gammastrahlung durchscheinen.Eine Ampulle mit einem radioaktiven Isotop wird in einen Bleibehälter gegeben. Die Technologie zur Durchführung der Durchleuchtung ähnelt der Röntgendurchleuchtung. Gammastrahlung unterscheidet sich von Röntgenstrahlen durch eine größere Steifigkeit und kürzere Wellenlänge, sodass sie tiefer in das Metall eindringen kann. Es ermöglicht Ihnen, durch Metall mit einer Dicke von bis zu 300 mm zu glänzen. Die Nachteile der Durchleuchtung mit Gammastrahlung gegenüber Röntgenstrahlung sind die geringere Empfindlichkeit bei der Durchleuchtung dünner Metalle (kleiner 50 mm), die Unkontrollierbarkeit der Strahlungsintensität und die größere Gefährlichkeit der Gammastrahlung bei unachtsamer Handhabung Gamma-Geräte.

Ultraschallkontrolle basiert auf der Fähigkeit von Ultraschallwellen, das Metall sehr tief zu durchdringen und von den darin befindlichen Fehlstellen zu reflektieren. Bei der Kontrolle wird ein Strahl von Ultraschallschwingungen von einer vibrierenden Sondenplatte (Piezokristall) in die kontrollierte Naht eingeführt. Trifft er auf eine defekte Stelle, wird die Ultraschallwelle von dieser reflektiert und von einer weiteren Sondenplatte eingefangen, die Ultraschallschwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt (Abb. 5).

Bild 5 - Ultraschallkontrolle von Nähten:1 - Ultraschallgenerator, 2 - Sonde, 3 - Verstärker, 4 - Bildschirm.

Diese Schwingungen werden nach ihrer Verstärkung dem Schirm der Kathodenstrahlröhre des Fehlerdetektors zugeführt, der das Vorhandensein von Fehlern anzeigt. Die Art der Impulse wird verwendet, um das Ausmaß von Fehlern und die Tiefe ihres Auftretens zu beurteilen. Die Ultraschallprüfung kann mit einseitigem Zugang zur Schweißnaht ohne Entfernung der Armierung und Vorbehandlung der Schweißnahtoberfläche durchgeführt werden.

Die Ultraschallprüfung hat folgende Vorteile: hohe Empfindlichkeit (1 - 2%), die es ermöglicht, Fehler mit einer Fläche von 1 - 2 mm 2 zu erkennen, zu messen und zu lokalisieren; hohe Durchdringungskraft von Ultraschallwellen, mit der Sie Teile mit großer Dicke kontrollieren können; die Fähigkeit, Schweißverbindungen mit einem einseitigen Ansatz zu kontrollieren; hohe Leistung und keine sperrigen Geräte. Ein wesentlicher Nachteil der Ultraschallprüfung ist die Schwierigkeit, die Fehlerart festzustellen. Diese Methode wird sowohl als Hauptkontrolltyp als auch als vorläufige Methode verwendet, gefolgt von einer Durchleuchtung von Schweißverbindungen mit Röntgen- oder Gammastrahlung.

Kontrollmethoden mit Zerstörung von Schweißverbindungen

Diese Methoden der Qualitätskontrolle von Schweißverbindungen umfassen mechanische Tests, metallografische Untersuchungen und spezielle Tests, um die Eigenschaften von Schweißverbindungen zu erhalten. Diese Tests werden an geschweißten Proben durchgeführt, die aus dem Produkt oder aus speziell geschweißten Kontrollverbindungen geschnitten wurden - technologische Proben, die gemäß den Anforderungen und der Technologie zum Schweißen des Produkts unter Bedingungen hergestellt wurden, die dem Schweißen des Produkts entsprechen.

Der Zweck der Prüfungen ist: die Festigkeit und Zuverlässigkeit von Schweißverbindungen und -konstruktionen zu beurteilen; Beurteilung der Qualität des Grund- und Schweißzusatzes; Einschätzung der Richtigkeit der gewählten Technologie; Beurteilung der Qualifikation von Schweißern.

Die Eigenschaften der Schweißverbindung werden mit den Eigenschaften des Grundwerkstoffs verglichen. Die Ergebnisse gelten als nicht zufriedenstellend, wenn sie das angegebene Niveau nicht erreichen.

Mechanische Prüfungen werden gemäß GOST 6996-66 durchgeführt, die folgende Arten von Prüfungen von Schweißverbindungen und Schweißgut vorsieht: Prüfung der Schweißverbindung als Ganzes und des Metalls seiner verschiedenen Abschnitte (abgeschiedenes Metall, wärmebeeinflusst Zone, Grundmetall) für statische Spannung, statische Biegung, Schlagbiegung, Alterungsbeständigkeit, Härtemessung.

Kontrollproben für mechanische Tests führen bestimmte Größen und Formen aus.

Statische Zugversuche bestimmen die Festigkeit von Schweißverbindungen. Statische Biegeversuche bestimmen die Plastizität der Verbindung über die Größe des Biegewinkels vor der Bildung des ersten Risses in der Zugzone. Statische Biegeversuche werden an Proben mit Längs- und Quernähten bei entfernter Nahtverstärkung bündig mit dem Grundwerkstoff durchgeführt. Schlagbiegeversuche sowie Bruchversuche bestimmen die Schlagfestigkeit der Schweißverbindung. Anhand der Ergebnisse der Härtebestimmung werden die Gefügeveränderungen und der Härtegrad des Metalls beim Abkühlen nach dem Schweißen beurteilt.

Die Hauptaufgabe metallografischer Untersuchungen besteht darin, die Struktur des Metalls und die Qualität der Schweißverbindung festzustellen, um das Vorhandensein und die Art von Fehlern zu identifizieren. Metallographische Untersuchungen umfassen makro- und mikrostrukturelle Methoden zur Analyse von Metallen.

Mit der Makrostrukturmethode Untersuchen Sie Makroschliffe und Metallbrüche mit bloßem Auge oder mit einer Lupe. Die Makrountersuchung ermöglicht es, Art und Ort sichtbarer Fehler in verschiedenen Zonen von Schweißverbindungen zu bestimmen.

Es werden auch Kontrollmethoden mit der Zerstörung des Produkts verwendet. Im Zuge solcher Prüfungen wird die Tragfähigkeit von Konstruktionen gegenüber den angegebenen Auslegungslasten festgestellt und zerstörende Belastungen ermittelt, d.h. tatsächlicher Sicherheitsabstand. Bei der Prüfung von Produkten mit Zerstörung muss ihr Belastungsschema den Betriebsbedingungen des Produkts während des Betriebs entsprechen. Die Anzahl der Produkte, die Tests mit Zerstörung unterzogen wurden, wird ermittelt Spezifikationen und hängt vom Grad ihrer Verantwortung, dem Organisationssystem der Produktion und der technologischen Reife des Designs ab.

Alle Abweichungen von technologischen Parametern, die durch Nachlässigkeit bei der Arbeit, Verletzung von Vorschriften und äußere Ursachen verursacht werden, die oft außerhalb der Kontrolle des Schweißers liegen, können zu Fehlern in der Schweißnaht und in der Nahzone führen, die in den Wärmeeinflussbereich fällt. Verstöße gegen technologische Methoden sowohl des Schweißprozesses selbst als auch mangelhafte Vorbereitung, Fehlfunktionen der Ausrüstung, Abweichungen von den Qualitätsstandards der Schweißmaterialien, Witterungseinflüsse und geringe Qualifikation des Schweißers führen ebenfalls zu Mängeln.

Das Auftreten von Fehlern ist oft mit metallurgischen und thermischen Phänomenen verbunden, die während der Bildung des Schweißbades und seiner Kristallisation auftreten (Heiß- und Kaltrisse, Poren, Schlackeneinschlüsse usw.; diese Fehler verringern die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Schweißverbindung, seine Dichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die die Funktionsfähigkeit der gesamten Konstruktion erheblich beeinträchtigen und sogar zu ihrer Zerstörung führen können.

Schweißfehler können extern und intern sein.

Äußere Defekte in Schweißnähten

Äußere Fehler in Schweißnähten (Abb. 1) umfassen eine Verletzung der Größe und Form der Schweißnaht, Hinterschnitte und andere Abweichungen, die bei einer äußeren Untersuchung der Schweißverbindung festgestellt werden können.

Eine Verletzung der Form und Größe der Schweißnaht wird meistens durch Spannungsschwankungen verursacht elektrisches Netzwerk, Fahrlässigkeit bei der Arbeit oder geringe Qualifikation des Schweißers, die sich in der falschen Wahl der Modi, ungenauen Richtung der Elektrode und der Art ihrer Bewegung manifestiert. Fehler äußern sich in der ungleichen Breite der Schweißnaht entlang ihrer Länge, im ungleichmäßigen Schenkel der Kehlnähte, übermäßiger Konvexität und abrupten Übergängen vom Grundmetall zum abgeschiedenen. Abweichungen von Größe und Form der Schweißnaht, die sich in Kehlnähten äußern, sind mit unsachgemäßer Kantenvorbereitung, ungleichmäßiger Schweißgeschwindigkeit und auch mit vorzeitiger Kontrollmessung der Schweißnaht verbunden. Beim automatischen und halbautomatischen Schweißen sind diese Defekte meistens mit Spannungsschwankungen, Drahtschlupf in den Vorschubrollen und Verletzungen der Schweißmodi verbunden.

Fehlende Verschmelzung- örtliche Bindefehler zwischen den geschweißten Elementen, zwischen dem Grundwerkstoff und dem aufgetragenen Metall oder einzelnen Lagen der Schweißnaht beim Mehrlagenschweißen. Gründe für fehlenden Einbrand sind mangelhafte Vorbereitung der Schweißkanten (Schlacke, Rost, kleiner Spalt, übermäßiges Abstumpfen usw.), hohe Schweißgeschwindigkeit, Verschiebung der Elektrode von der Verbindungsachse, unzureichende Stromstärke. Durch fehlenden Einbrand verringert sich der Schweißnahtquerschnitt und es kommt zu lokalen Spannungskonzentrationen, die letztendlich die Festigkeit der Schweißverbindung mindern. Unter Vibrationsbelastung kann bereits ein geringer Durchdringungsmangel die Festigkeit der Verbindung um bis zu 40 % reduzieren. Große Wurzellücken können die Festigkeit um bis zu 70 % reduzieren. Übersteigt der Schmelzmangel den zulässigen Wert, muss daher der Nahtabschnitt mit anschließendem Überkochen entfernt werden.

unterbieten- der häufigste Fehler beim Schweißen. Es wird als Vertiefung entlang der Schmelzlinie der Schweißnaht mit dem Grundmetall ausgedrückt. Als Folge des Hinterschneidens kommt es zu einer lokalen Abnahme der Dicke des Grundmetalls, was zu einer Abnahme der Festigkeit führt. Eine Hinterschneidung ist besonders gefährlich, wenn sie senkrecht zu den Betriebsspannungen liegt. Unterschneiden tritt normalerweise bei einer erhöhten Lichtbogenspannung mit einer erhöhten Schweißgeschwindigkeit auf, wenn eine der Kanten tiefer geschmolzen wird, das flüssige Metall auf eine horizontale Ebene herunterfließt und nicht ausreicht, um die Nut zu füllen. Beim Schweißen von Kehlnähten entstehen Hinterschneidungen hauptsächlich aufgrund der Verschiebung der Elektrode in Richtung der vertikalen Wand, was zu einer erheblichen Erwärmung, einem Schmelzen und einem Fließen des Metalls auf die horizontale Platte führt. Bei Stumpfnähten entstehen beim Schweißen mit hohen Strömen und bei falscher Lage des Zusatzwerkstoffes Hinterschneidungen. Unterschneiden kann durch erhöhte Fasenwinkel verursacht werden. Dieser Mangel wird visuell erkannt und bei Abweichungen von der festgelegten Norm zum Überkochen mit Vorreinigung hingelegt. Unterschnitte von geringer Länge, die den Schweißnahtquerschnitt um nicht mehr als 5 % in Strukturen schwächen, die unter statischer Belastung arbeiten, können als akzeptabel angesehen werden. Bei Dauertragwerken sind Hinterschnitte nicht erlaubt.

Zustrom- manifestiert sich in Form von Leckage des Schweißgutes auf der Oberfläche des Grundwerkstoffes ohne Verschmelzung damit. Zuflüsse verändern die Form der Nähte drastisch und verringern dadurch die Haltbarkeit der Struktur. Die Ursache für diesen Fehler kann eine verringerte Lichtbogenspannung, das Vorhandensein von Zunder an den geschweißten Kanten, ein langsames Schweißen sein, wenn überschüssiges geschmolzenes Füllmetall auftritt. Am häufigsten tritt ein Durchhängen auf, wenn horizontale Nähte in einer vertikalen Ebene geschweißt werden. Beim Schweißen von kreisförmigen Drehverbindungen kann es zu Durchbiegungen kommen, wenn die Elektrode nicht korrekt zur Achse der Schweißnaht positioniert ist. Lange Läufe sind nicht erlaubt.

brennen- Durchschlag entsteht normalerweise durch hohen Strom bei niedriger Schweißgeschwindigkeit. Es äußert sich in Form eines Durchgangslochs in der Schweißnaht, das durch ein Auslaufen des Schweißbades entsteht. Beim Mehrlagenschweißen tritt beim ersten Nahtdurchgang ein Durchbrand auf. Die Ursachen für den Durchbrand können sein - ein überschätzter Spalt zwischen den zu schweißenden Kanten, eine unzureichende Dicke der Auskleidung oder ihr loser Sitz am Grundwerkstoff, der eine Voraussetzung für ein Auslaufen des Schweißbades schafft. Ein Durchbrennen kann auftreten, wenn die Schutzgaszufuhr plötzlich unterbrochen wird. Beim Schweißen von Drehringverbindungen entstehen Verbrennungen durch die falsche Position der Elektrode relativ zum Zenit. Der Defekt wird visuell detektiert und nach vorherigem Strippen aufgeschlossen. Verbrennungen werden durch das Eindringen von flüssigem Metall in Bereiche außerhalb der Schweißnaht verursacht.

unversiegelter Krater - ein Defekt in der Schweißnaht, der sich in Form von Vertiefungen an Stellen einer scharfen Trennung des Lichtbogens am Ende des Schweißens bildet. In den Vertiefungen des Kraters kann eine Schrumpfbrüchigkeit auftreten, die sich häufig in Risse verwandelt. Krater entstehen in der Regel durch falsches Handeln des Schweißers. Beim automatischen Schweißen kann an Stellen, an denen die Schweißnaht bricht, ein Krater entstehen. Krater sind oft die Ursache für die Entstehung von Rissen und daher nicht akzeptabel. Sie werden gereinigt und gekocht.

Oberflächenoxidation - Zunder oder Oxidfilm auf der Oberfläche der Schweißverbindung. Die Oberflächenoxidation hängt vom schlechten Schutz des Schweißbades, der Qualität der Vorbereitung der zu schweißenden Kanten, der falschen Einstellung der Schutzgaszufuhr, seiner Zusammensetzung und der langen Elektrodenverlängerung ab.

Fistel- eine trichterförmige Vertiefung in der Schweißnaht, die aus einer Schale oder einer großen Pore entsteht. Der Grund für die Entwicklung einer Fistel ist meistens eine schlechte Oberflächenvorbereitung und ein Schweißdraht. Der Defekt wird visuell erkannt und unterliegt einem Überkochen.

Innere Defekte in Schweißnähten

Risse sind kalt und heiß (Abb. 2). Risse können sowohl extern als auch intern sein. Dies sind die gefährlichsten Fehler in einer Schweißverbindung, die oft zu ihrer Zerstörung führen. Sie erscheinen als Lücke in der Schweißnaht oder in angrenzenden Bereichen. Risse bilden sich zunächst mit einer sehr kleinen Öffnung, aber unter Einwirkung von Spannungen kann ihre Ausbreitung mit Schallgeschwindigkeit erfolgen, was zur Zerstörung der Struktur führt. Ursache für die Rissbildung sind hohe Spannungen, die beim Schweißen auftreten. Am häufigsten treten Risse beim Schweißen von kohlenstoffreichen und legierten Stählen als Folge einer schnellen Abkühlung des Schweißbades auf. Die Risswahrscheinlichkeit steigt mit starrer Befestigung der geschweißten Teile.

heiße Risse- treten im Prozess der Metallkristallisation bei Temperaturen von 1100 -1300 ° C aufgrund einer starken Abnahme der plastischen Eigenschaften und der Entwicklung von Zugverformungen auf. Heißrisse entstehen an den Korngrenzen des Kristallgitters. Das Auftreten von Heißrissen wird durch einen erhöhten Gehalt an Kohlenstoff, Silizium, Wasserstoff, Nickel, Schwefel und Phosphor im Schweißgut begünstigt. Heißrisse können sowohl in der Schweißmasse als auch in der Wärmeeinflusszone auftreten. Heißrisse können sich sowohl entlang als auch über die Naht ausbreiten. Sie können intern oder oberflächlich sein.

kalte Risse - treten bei Temperaturen unter 120 °C auf, also unmittelbar nach dem Abkühlen der Schweißnaht. Außerdem können nach längerer Zeit auch Kälterisse auftreten. Der Grund für das Auftreten von Kaltrissen sind Schweißspannungen, die bei Phasenumwandlungen auftreten und zu einer Abnahme der Festigkeitseigenschaften des Metalls führen. Der Grund für das Auftreten von Kaltrissen kann gelöster atomarer Wasserstoff sein, der beim Schweißen keine Zeit hatte, sich abzuheben. Die Ursachen für das Eindringen von Wasserstoff können ungetrocknete Nähte oder Schweißmaterialien, Verletzungen des Schutzes des Schweißbades sein.

Poren- sind Hohlräume innerhalb des Flözes, die mit Gas gefüllt sind, das keine Zeit hatte, freigesetzt zu werden (hauptsächlich Wasserstoff). Sie können rund oder länglich sein, und ihre Größe hängt von der Größe der gebildeten Gasbläschen ab. Die Poren können einzeln sein oder sich in einer Kette entlang der Schweißnaht entwickeln. Die Hauptgründe für das Auftreten von Poren sind: das Vorhandensein von schädlichen Verunreinigungen in den Grund- oder Zusatzmetallen, Rost oder andere Verunreinigungen, die vor dem Schweißen nicht von den zu schweißenden Kanten entfernt werden. Der erhöhte Kohlenstoffgehalt trägt auch zum Auftreten von Poren bei. Bei Verstößen gegen den Schutz des Schweißbades können Poren auftreten, erhöhte Schweißgeschwindigkeit. Der Hauptgrund für das Auftreten von Poren beim Schweißen mit abschmelzender Elektrode ist eine feuchte Beschichtung. Einzelne Poren sind nicht gefährlich, aber ihre Kette beeinflusst die Festigkeit der Schweißverbindung. Der Bereich der Schweißnaht, in dem Poren vorhanden sind, wird durch eine mechanische Vorreinigung einem Überkochen ausgesetzt.

Schlackeneinschlüsse - Dies sind Fehler in der Schweißnaht, die sich durch das Vorhandensein von Hohlräumen ausdrücken, die mit Schlacke gefüllt sind, die keine Zeit zum Entstehen hatte. Die Bildung von Schlackeneinschlüssen tritt auf, wenn die Vorbereitung von Schweißkanten und Füllmaterial schlecht ist, die Schweißgeschwindigkeit zu hoch ist oder das Bad schlecht geschützt ist. Beim Schweißen in Schutzgasen sind Schlackeneinschlüsse selten. Schlackeneinschlüsse können bis zu mehreren zehn Millimetern groß sein und sind daher sehr gefährlich. Nahtabschnitt, wo Schlackeneinschlüsse übersteigen zulässige Normen, unterliegt dem Reduzieren und Überkochen.

Wolfram-Einschlüsse - treten auf, wenn der Schutz des Schweißbades beim Schweißen mit einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode verletzt wird. Außerdem treten bei Kurzschlüssen oder hoher Stromdichte Wolframeinschlüsse auf. Wolframeinschlüsse treten besonders häufig beim Schweißen von Aluminium und seinen Legierungen auf, in denen Wolfram unlöslich ist.

Oxideinschlüsse - entstehen durch die Bildung schwerlöslicher feuerfester Filme. Meistens treten sie aufgrund erheblicher Oberflächenverunreinigungen oder Verletzungen des Schutzes des Schweißbades auf. Als Zwischenschicht in der Schweißmasse setzen Oxideinschlüsse die Festigkeit der Schweißverbindung stark herab und können unter Betriebsbelastung zu deren Zerstörung führen.

Bei der Bildung einer Schweißverbindung im Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone können Fehler auftreten, die je nach Ursache in zwei Gruppen eingeteilt werden: Die erste sind Fehler, die mit den Merkmalen technologischer und thermischer Prozesse zusammenhängen die direkt beim Erhitzen, Kristallisieren und Abkühlen der Schweißverbindungen entstehen. Die zweite sind Mängel bei der Bildung einer Naht, deren Ursprung mit einer Verletzung des Schweißmodus, einer unsachgemäßen Schweißvorbereitung, einer Fehlfunktion der Schweißausrüstung und anderen allgemeinen Gründen verbunden ist. Nach den Erkennungsmethoden werden Fehler in äußere und innere Fehler unterteilt.Äußere Fehler umfassen Fehler, die sich auf der Oberfläche der Schweißverbindung befinden und mit bloßem Auge oder mit einer Lupe erkannt werden. Interne Defekte sind solche, die nicht auf der Oberfläche der Schweißverbindung erscheinen und mit speziellen Geräten beobachtet werden.

Mängel in technologischen und thermischen Prozessen des Schweißens. Zu den Fehlern dieser Gruppe gehören Kristallisationsrisse, Poren, Kaltrisse, nichtmetallische Einschlüsse, Nichtschmelzen.

Kristallisationsrisse (Heißrisse) werden als mikro- oder makroskopische Risse bezeichnet, die den Charakter einer Kerbe haben, Diskontinuitäten, die ihren Ursprung im Temperaturbereich der Metallkristallisation haben. Risse können entstehen, wenn das Metall im festen Zustand abkühlt. In Bezug auf die Nahtachse werden Risse in Längs- und Querrisse unterteilt. Längsrisse können sich entlang der Schweißnahtachse an der Verbindungsstelle von säulenförmigen Kristalliten oder zwischen benachbarten Kristalliten befinden. Querrisse befinden sich zwischen benachbarten Kristalliten. Kristallisationsrisse sind eine der Hauptfehlerarten beim Schweißen. Das Vorhandensein von Rissen in der Schweißverbindung ist nicht zulässig, da diese zur Zerstörung des Produkts führen können.

Unterbrechungen (Hohlräume) zwischen Kristalliten entlang der Schweißnahtachse oder entlang ihres Querschnitts werden als Poren bezeichnet. Die Poren können auf der Oberfläche der Schweißnaht hervortreten oder nicht, sie sind in einer Kette oder in Gruppen angeordnet. Poren sind ein nicht akzeptabler Defekt für Schweißnähte von Produkten, die unter Druck oder Vakuum arbeiten und für die Lagerung und den Transport von flüssigen und gasförmigen Produkten bestimmt sind. Poren sind im Vergleich zu Rissen weniger gefährlich, aber ihr Vorhandensein ist unerwünscht.

Im Gegensatz zur Kristallisation entstehen (heiße) Kaltrisse in Schweißverbindungen bei niedrigen Temperaturen (unter 200 °C) Ein Merkmal von Kaltrissen ist die langsame Art ihrer Entstehung. Kaltrisse entstehen hauptsächlich nach einiger Zeit nach dem Schweißen und breiten sich dann langsam, über mehrere Stunden oder sogar Tage, in Tiefe und Länge aus. Kaltrisse sind ein typischer Fehler in Schweißverbindungen aus mittel- und hochlegierten Stählen. Kaltrisse im Schweißgut treten hauptsächlich dann auf, wenn der Gehalt an Kohlenstoff und Legierungselementen des Schweißguts nahe an der Zusammensetzung des Grundmetalls liegt. Diese Risse haben das gleiche Aussehen wie Kristallisationsrisse. Kaltrisse entstehen im Schweißgut und in der Nahzone.

Nichtmetallische Einschlüsse werden als im Schweißgut verbleibende Fremdpartikel bezeichnet (ein Sonderfall sind Schlackeneinschlüsse). Nichtmetallische Einschlüsse entstehen durch im flüssigen Metall ablaufende Reaktionen und das Eindringen von Partikeln der Elektrodenbeschichtung und anderer Materialien, die mit dem flüssigen Metall in Kontakt kommen. Nichtmetallische Einschlüsse sind unerwünscht, da sie zu einer Verringerung der Schlagzähigkeit des Schweißgutes, der Festigkeitseigenschaften und der Verformbarkeit führen.

Beim Lichtbogenschweißen entsteht eine Nichtschmelzzone, wenn bis zum Füllen der unter dem Lichtbogen im Grundwerkstoff entstandenen Vertiefung der die Oberfläche bedeckende Flüssigkeitsfilm kristallisiert ist und sich die Wärmereserve in der Schweißnaht angesammelt hat Pool reicht nicht aus, um das Basismetall wieder zu schmelzen. Um die Ausbildung einer Nicht-Schmelzzone in der Praxis zu verhindern, ist es bei einer Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit erforderlich, den Formfaktor der Schweißnaht entsprechend zu erhöhen.

Nahtbildungsfehler. Aufgrund der falschen Wahl des Schweißmodus können Abweichungen der Modusparameter von den angegebenen, unsachgemäße Vorbereitung des Produkts zum Schweißen, Gerätestörungen, Defekte in der Schweißverbindung auftreten - mangelnde Durchdringung, Hinterschneidungen, Durchhängen und Verbrennungen.

Mangelnde Durchdringung ist das Fehlen des Schmelzens des Grundmetalls und die Verbindung der zu schweißenden Elemente entlang ihrer Dicke. Diese Art von Durchdringungsmangel wird als Durchdringungsmangel an der Nahtwurzel oder entlang des Abschnitts bezeichnet. An den Nuträndern oder zwischen den Nahtlagen fehlt der Einbrand, wenn beim Mehrlagenschweißen keine Verbindung zwischen Grund- und Nahtmetall und zwischen den einzelnen Lagen besteht. Ein Mangel an Durchdringung an der Wurzel der Schweißnaht entsteht durch eine Abnahme des Schweißstroms, eine Erhöhung der Lichtbogenspannung oder Schweißgeschwindigkeit, eine Abnahme der Schweißgeschwindigkeit (geschmolzenes Metall des Schweißbades fließt dem kalten Grundmetall voraus und nicht Sicherung damit), ungenaue Ausrichtung der Elektrode entlang der Schneidachse, falscher Erneuerungsschweißvorgang nach Elektrodenwechsel. Mangelnde Durchdringung entlang der Kante ist das Ergebnis einer Formänderung der Schweißnaht aufgrund einer Spannungsabnahme oder einer Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit, was zu einer Diskrepanz zwischen der Form der Schweißnaht oder Schicht und der Form der Schweißnaht führt Rille. Ursachen für diese Art von Bindefehlern sind eine ungenügend genaue Ausrichtung der Elektrode in Bezug auf die zu schweißenden Kanten, eine falsche Lagenfolge beim Mehrlagenschweißen und eine große Spaltbreite, die die Nahtbreite übersteigt. Übersteigt die fehlende Durchdringung die für ein bestimmtes Produkt zulässigen Grenzen, wird der Nahtabschnitt entfernt und erneut verschweißt.

Ein Hinterschnitt ist eine örtliche Verringerung der Dicke des Grundmetalls an der Schweißnahtgrenze. Am häufigsten entstehen Hinterschnitte in Kehlnähten und beim Schweißen von mehrlagigen Schweißnähten. Seltener - beim Schweißen von einlagigen Stumpfnähten. Unterschnitt tritt in den meisten Fällen bei deutlich erhöhter Lichtbogenspannung oder durch schlecht durchgeführtes Schweißen auf. Die Bildung von Hinterschnitten beim Schweißen von Stumpfnähten ohne Schneiden ist mit einer schlechten Ausbreitung eines Teils des Schweißguts verbunden, was die Schweißnaht verstärkt. Der Hinterschnitt bewirkt eine Querschnittsverringerung des Grundwerkstoffs und führt zu einer starken Spannungskonzentration, wenn er senkrecht zur Richtung der auf die Schweißverbindung wirkenden Hauptspannungen angeordnet ist. Übersteigt die Tiefe des Hinterschnitts 1 - 2 mm (abhängig von der Dicke des Grundwerkstoffs), wird die fehlerhafte Stelle geschweißt. Bei geringeren Tiefen sollte der Hinterschnitt mechanisch gereinigt werden.

Der Fluss von geschmolzenem Metall auf die Oberfläche des Grundmetalls ohne Verschmelzung mit ihm wird als Zufluss bezeichnet. Ein Durchhängen wird hauptsächlich beim Schweißen von Stumpf- und T-Verbindungen beobachtet. Um das Auftreten von Durchhängen zu verhindern, muss die Spannung am Lichtbogen erhöht (die Breite der Schweißnaht erhöht) oder die Menge des abgeschiedenen Metalls verringert werden. Der Zufluss wird beseitigt, indem überschüssiges Metall mechanisch entfernt wird.

Am Ende des Schweißvorgangs, wenn der Lichtbogen bricht, bildet sich eine Vertiefung, Krater genannt. Der Krater schwächt die Naht und ist die Quelle von Rissen. Wenn ohne Bleiplatten geschweißt wird, sollte der Krater sorgfältig geschweißt und der Lichtbogen bereits am geschweißten Nahtabschnitt unterbrochen werden. Der Krater sollte nicht auf das Grundmetall gebracht werden, da dies zur Bildung von Schnitten führt.

Schlackeneinschlüsse sind mit bloßem Auge sichtbare Schlackenbereiche, die sich im Schweißgut an der Schmelzgrenze, zwischen den Schichten des abgeschiedenen Metalls oder an der Wurzel der Schweißnaht befinden. Schlackeneinschlüsse werden aus Schlackenpartikeln der geschmolzenen Beschichtung von Elektroden gebildet, den Überresten einer schlecht gereinigten Schlackenkruste. Wenn das Vorhandensein von Schlackeneinschlüssen die für dieses Produkt zulässigen Normen überschreitet, werden die fehlerhaften Bereiche abgeschnitten und erneut geschweißt.

Ein nicht akzeptabler Fehler in den Nähten sind Verbrennungen, die Hohlräume in der Naht sind, die aus dem Auslaufen des Schweißbades resultieren. Durchbrände entstehen bei einem deutlich höheren Schweißstrom, einem Spalt als technisch erforderlich, einer Änderung der Neigung der Elektrode oder des Produktes. Brandstellen müssen gereinigt und neu verschweißt werden.

Einfluss von Fehlern auf die Festigkeit von Schweißverbindungen. Der Einfluss von Fehlern auf die mechanischen Eigenschaften von Schweißverbindungen wird durch die Größe und Form der Fehler, die Häufigkeit ihrer Wiederholung, das Konstruktionsmaterial, die Betriebsbedingungen und die Art der Belastung bestimmt. Daher bedeutet das Vorhandensein von Defekten in Schweißverbindungen nicht den Verlust ihrer Leistung. Doch Defekte können die Leistungsfähigkeit von Bauwerken erheblich mindern und unter Umständen zu deren Zerstörung führen. Um die Zuverlässigkeit von Schweißkonstruktionen zu bestimmen und Anforderungen an die Qualität von Schweißverbindungen festzulegen, sind daher Informationen über die Auswirkungen der wahrscheinlichsten Fehler auf die Festigkeit von Verbindungen erforderlich. Die größte Gefahr für Bauwerke sind innere Defekte, da diese erkannt werden müssen, ohne die Schweißverbindung zu zerstören.

In Strukturen, die unter statischen und dynamischen Belastungen arbeiten, wirken sich die gleichen Fehler auf Schweißverbindungen unterschiedlich aus. Unter statischer Belastung wird der Haupteinfluss auf die Festigkeit von Strukturen, die bei Temperaturen bis zu -60 °C betrieben werden, durch die relative Größe des Fehlers ausgeübt, vorausgesetzt, dass das Material der Schweißverbindung einen großen Plastizitätsspielraum aufweist. Bei niedrigeren Temperaturen ist die Festigkeit durch die Intensität der Spannungen in der Defektzone gekennzeichnet. Unter dynamischer Belastung wird die Festigkeit von Schweißverbindungen durch ihre Beständigkeit gegen Ermüdungsbeanspruchung bestimmt. Hinterschneidungen, Poren, Schlackeneinschlüsse und Nichtdurchdringungen verringern die Dauerhaftigkeit von Bauwerken und sind die Gründe für die Bildung von Spannungskonzentrationen. Risse jeglicher Größe sind in der Regel in Schweißverbindungen nicht zulässig, da sie zur Konzentration innerer Spannungen beitragen und sich leicht in die Tiefe des Metalls ausbreiten.

Der Einfluss von Hinterschneidungen auf die Ermüdungsfestigkeit hängt von der Tiefe der Hinterschneidung, der Größe der Eigenspannung und der Art der Schweißverbindung ab. So sind bei Rohrleitungen für brennbare, giftige und verflüssigte Gase an den Übergangsstellen der Schweißnaht zum Grundwerkstoff keine Hinterschnitte mit einer Tiefe von mehr als 0,1 Rohrwandstärke, jedoch nicht mehr als 1 mm zulässig. An einem Stoß ist ein Unterschnitt mit einer Gesamtlänge von nicht mehr als 30 % der Nahtlänge zulässig. Schweißverbindungen von Rohrleitungen, die bei einem bedingten Druck von 10 bis 100 MPa (von 100 bis 1000 kgf / cm2) und einer Temperatur von -50 bis +510 ° C betrieben werden, werden abgelehnt, wenn an den Übergangspunkten von der Naht zum Grundmetall Hinterschnitte vorhanden sind eine Länge von mehr als 20 % der Nahtlänge bei einem Außendurchmesser bis 159 mm und eine Länge von mehr als 100 mm bei einem Außendurchmesser von mehr als 159 mm. Außerdem werden Schweißverbindungen von Rohrleitungen mit Hinterschneidungen mit einer Tiefe von mehr als 5 % bei einer Wandstärke bis 10 mm und einer Tiefe von mehr als 1 mm bei einer Wandstärke von mehr als 10 mm abgelehnt. Die Summe aus Unterätzung und Erhöhung der Zugeigenspannungen kann zu einer Halbierung der Dauerfestigkeit führen.

Die Poren sind die Ursachen für Ermüdungsbrüche in Kehl-, Stoß- und Quernähten (bezogen auf die einwirkende Belastung) mit hohen Zugeigenspannungen. Daher kann in den Schweißnähten von Hochdruckrohrleitungen eine einzelne Pore, eine durchgehende Kette oder ein Gitter von Poren (unabhängig von Länge und Fläche) mit einer Größe von mehr als 5% der Rohrwanddicke mit einer Dicke von bis zu 20 mm und mehr als 1 mm bei größerer Dicke und das Vorhandensein von zwei oder mehr Poren pro 100 mm Schweißnaht ist nicht zulässig.Bei Überlappnähten beeinträchtigen Poren praktisch nicht ihre Haltbarkeit. Negativer Einfluss Auch Schlackeneinschlüsse wirken sich auf die Festigkeit von Schweißverbindungen aus.

Mangelnder Einbrand hat großen Einfluss auf die Schlagzähigkeit des Schweißgutes. Nach Angaben des Instituts für Elektroschweißen. E. O. Paton, ein Mangel an Durchdringung in 10 % der Dicke der Schweißverbindung kann die Ermüdungsfestigkeit um die Hälfte reduzieren, und ein Mangel an Durchdringung in 40-50 % reduziert die Dauerfestigkeit von Stahl um das 2,5-fache -

Der Betrieb von Schweißkonstruktionen zeigt, dass Schweißspannungen und -verformungen im Allgemeinen die Tragfähigkeit von Konstruktionen nicht verringern. Aber in einigen Fällen verringert die Änderung der Größe und Form einer geschweißten Struktur ihre Leistung, verdirbt ihr Aussehen und kann sogar zur Zerstörung führen. So kann die Krümmung der Längsachse von auf Druck wirkenden Konstruktionselementen, lokales Knicken, Aufpilzen von Stützen und Balkenregalen zu Stabilitätsverlust und Zerstörung der gesamten Konstruktion führen.

Es gibt ein allgemeines Muster der Festigkeitsminderung von geschweißten Konstruktionen unter Stoßbelastung in Gegenwart von Hinterschnitten, Poren, Schlackeneinschlüssen und fehlender Durchdringung. Art, Anzahl und Größe der zulässigen inneren Fehler hängen vom Zweck der Konstruktion ab.

In Rohrleitungen für brennbare, giftige und verflüssigte Gase werden Schweißnähte zurückgewiesen, wenn Risse jeglicher Größe und Richtung, Fisteln, Netze oder Ketten von Poren, Schlacke oder andere Fremdeinschlüsse, fehlende Durchdringung an der Nahtwurzel, nicht Fusion gefunden werden. Außerdem Schweißnähte, die eine ungleichmäßige Naht mit einseitiger Naht ohne Unterlegring mit einer Tiefe von mehr als 10 % der Rohrwanddicke (wenn diese 20 mm nicht überschreitet) und einer Tiefe von mehr als 2 mm aufweisen mit einer Wandstärke von mehr als 20 mm werden abgelehnt, ebenso Schweißnähte mit Einzelporen, Wolframeinschlüssen mit einer Größe von mehr als 10 % der Wandstärke (wenn die Dicke 20 mm nicht überschreitet) und einer Größe von mehr als 2 mm (wenn die Wandstärke mehr als 20 mm beträgt) in einer Menge von mehr als drei pro 100 mm der Naht.

Ungefähr gleich sind die Ablehnungszeichen für Hochdruckleitungen.

Bei Schweißverbindungen von Stahlkonstruktionen von Industrie- und Zivilbauten und -konstruktionen ist ein Durchdringungsmangel entlang des Querschnitts der Nähte in beidseitig schweißbaren Verbindungen mit einer Tiefe von bis zu 5% der Metalldicke zulässig, jedoch nicht mehr als 2 mm mit einer Eindringtiefe von nicht mehr als 50 mm und einer Gesamtlänge der Eindringtiefe von nicht mehr als 200 mm je 1 m Naht. Bei einseitig schweißzugänglichen Fugen (ohne Auskleidungen) sind außerdem Durchbruchsfehler bis zu 15 % der Blechdicke möglich, wenn diese 20 mm nicht überschreiten. Der Gesamtwert von Schmelzfehlern, Schlackeneinschlüssen und Poren, die einzeln oder in einer Kette angeordnet sind, darf im betrachteten Abschnitt beim beidseitigen Schweißen 10% der Dicke des geschweißten Metalls nicht überschreiten, jedoch nicht mehr als 2 mm und bei einseitiger Schweißung ohne Futter 15 %, jedoch nicht mehr als 3 mm.

Die Leistung von Schweißverbindungen und Schweißkonstruktionen insgesamt wird maßgeblich von der Qualität der Schweißnähte bestimmt. Die Frage der Zuverlässigkeit von Schweißkonstruktionen gewinnt derzeit aufgrund ihres Betriebs bei hohen und niedrigen Temperaturen, in aggressiven Umgebungen und bei hohen Betriebsspannungen immer mehr an Bedeutung. Während der Verarbeitung von Materialien, einschließlich Schweißen, entstehen fast immer verschiedene Defekte. Die Art der Fehler und der Mechanismus ihres Auftretens hängen von den Eigenschaften des technologischen Prozesses ab. Beim Schmelzschweißen wird die Bildung von Fehlern durch die Art der Wechselwirkung von flüssigen und festen Metallen sowie Metallen mit Gasen und Schlacken bestimmt. Flüssigmetall löst eine gewisse Menge Gase aus der Luft und gasförmige Zersetzungsprodukte der Elektrodenbeschichtung. Die Hauptgase, die die Eigenschaften des Metalls beeinflussen und am häufigsten im Metall vorhanden sind, sind Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Wasserstoff löst sich physikalisch in der Metallschmelze, und Sauerstoff und Stickstoff gehen mit einer Vielzahl von Metallen eine chemische Wechselwirkung ein. Beim Abkühlen werden sie aufgrund einer Abnahme der Löslichkeit von Gasen im Metall freigesetzt.

Es gibt mehrere Gruppen von Fehlern in Schweißverbindungen. Je nach Ort und Art werden Mängel in äußere und innere Mängel eingeteilt. Zu den äußeren Mängeln gehören Mängel in der Form der Naht (ungleichmäßige Breite und Höhe der Naht, Unebenheiten, Sättel, unterschiedliche Höhen der Beine) und Hinterschnitte, Verbrennungen, Verbrennungen, Durchhängen, ein nicht zertifizierter Krater und Gasporen, die an die Oberfläche gekommen sind , Risse. Zu den inneren Fehlern gehören Risse, Eindringungsfehler, Poren, Schlackeneinschlüsse, Anhaftungen.

Der Vorgang der Nahtbildung und Nahtformfehlerbildung hängt in erster Linie mit dem Schweißmodus und der räumlichen Lage der Schweißverbindung zusammen. Die Hauptelemente des Regimes, die den Prozess der Schweißnahtbildung beeinflussen, sind die Größe, Art und Polarität des Stroms, der Lichtbogenspannung und der Schweißgeschwindigkeit.

Unterschnitte (Abb. 83) sind Vertiefungen im Grundwerkstoff, die entlang der Nahtkanten verlaufen. Die Schnitttiefe kann mehrere Millimeter erreichen. Ursache für die Bildung von Hinterschneidungen können ein hoher Strom und eine hohe Spannung, eine Verschiebung der Elektrode relativ zur Nahtachse, eine ungünstige räumliche Lage der Naht beim Schweißen, Unachtsamkeit oder unzureichende Qualifikation des Schweißers sein. Die Nichtfüllung der Aussparung mit Metall und das Auftreten einer Hinterschneidung werden durch das Verhältnis der Kristallisationsgeschwindigkeit des Schweißgutes und der Füllung der Aussparung mit flüssigem Metall bestimmt. Daher können Hinterschneidungen beseitigt werden, indem die Kristallisationsrate verringert oder die Füllrate der Aussparung mit Metall erhöht wird. Üblicherweise wird die Kristallisationsgeschwindigkeit durch Reduzierung der Schweißgeschwindigkeit, Vorwärmen der Teile oder durch Mehrelektrodenschweißen verringert, jedoch ist der Effekt des Vorwärmens offensichtlich nicht nur mit einer Verringerung der Metallkristallisierungsgeschwindigkeit, sondern auch mit einer Verbesserung verbunden die Benetzbarkeit des festen Metalls durch das geschmolzene Metall aufgrund eines kleineren Temperaturunterschieds zwischen ihnen. Durch die Verringerung der Arbeitsdicke des Metalls sind Hinterschneidungen lokale Spannungskonzentratoren durch Arbeitslasten und können zur Zerstörung von Schweißnähten während des Betriebs von Strukturen führen. Außerdem sind Hinterschneidungen, die bei Kehl- und Stumpfnähten quer zu den auf sie einwirkenden Kräften liegen, gefährlicher. Beim Schweißen mit hohen Strömen und hohen Geschwindigkeiten wird manchmal das Fehlen einer Schmelzzone zwischen dem Grundmetall und dem abgeschiedenen Metall festgestellt. Beim Vergleich dieses Defekts mit Hinterschneidungen stellt sich heraus, dass Nichtverschmelzungen sehr große Hinterschneidungen sind, und folglich sollte der Mechanismus ihrer Bildung dem Mechanismus für die Bildung von Hinterschneidungen ähnlich sein.

Reis. 83. Unterschnitte
a - in einer Stoßfuge; b - in einer horizontalen Naht. auf einer vertikalen Ebene gelegen; â- in der Kehlnaht der T-Verbindung

Der Einfluss von Hinterschnitten auf die Ermüdungsfestigkeit hängt von der Tiefe des Hinterschnitts, der Größe der Eigenspannungen und der Art der Schweißverbindung ab. So sind bei Rohrleitungen für brennbare, giftige und verflüssigte Gase an den Übergangsstellen der Schweißnaht zum Grundwerkstoff keine Hinterschneidungen mit einer Tiefe von mehr als 0,1 Rohwandstärke, jedoch nicht mehr als 1 mm zulässig. An einem Stoß ist ein Hinterschnitt mit einer Gesamtlänge von nicht mehr als 30 % der Stoßlänge zulässig. Schweißverbindungen von Rohrleitungen, die mit einem Nenndruck von 10 bis 100 MPa und einer Temperatur von -50 bis 510 ° C betrieben werden, werden abgelehnt, wenn an den Übergangsstellen von der Naht zum Grundmetall Hinterschnitte mit einer Länge von mehr als 20% vorhanden sind die Länge der Naht bei einem Außendurchmesser bis 159 mm und eine Länge über 100 mm bei einem Außendurchmesser über 159 mm. Außerdem werden Schweißverbindungen von Rohrleitungen mit Hinterschneidungen mit einer Tiefe von mehr als 5 % bei einer Wandstärke bis 10 mm und einer Tiefe von mehr als 1 mm bei einer Wandstärke von mehr als 10 mm abgelehnt. Die Summe aus Unterätzung und Erhöhung der Zugeigenspannungen kann zu einer Halbierung der Dauerfestigkeit führen.

Reis. 84. Verbrennungen

Mit zunehmender Wärmezufuhr des Schweißlichtbogens nimmt das Volumen des geschmolzenen Metalls zu. Wenn die Erhöhung des Wärmeeintrags auf eine Erhöhung der Schweißstromstärke zurückzuführen ist, erhöht sich auch der Lichtbogendruck merklich. Daher ist es bei zunehmender Wärmezufuhr möglich, dass die Druckkräfte des Lichtbogens und des hydrostatischen Drucks größer werden als die Kräfte der Oberflächenspannung, was zum Austreten des Metalls und zur Bildung von Verbrennungen führt (Abb. 84). . Die Ursachen für Verbrennungen sind auch eine ungleichmäßige Schweißgeschwindigkeit und ein vergrößerter Spalt. Durchbrennungen entstehen beim Schweißen von Metall mit geringer Dicke, der ersten Schicht in mehrschichtigen Nähten und beim Schweißen vertikaler Nähte von unten nach oben. Besonders häufig treten Verbrennungen beim Schweißen von Metall mit geringer Dicke auf, wenn die Breite des Schweißbades eine erhebliche Größe erreicht und manchmal die Dicke des Metalls überschreitet. Beim Schweißen nach Gewicht können Verbrennungen vermieden werden, indem der Druck des Lichtbogens und das Volumen des Schweißbades reduziert werden, wobei hierfür das Impulslichtbogenschweißen verwendet wird. Es gibt Defekte, die als Metallbrennen bezeichnet werden. Sie entstehen bei der Anregung des Lichtbogens in der Nähe der Nut. Dieser Defekt muss entfernt werden, da er eine Quelle der Spannungskonzentration ist.

Am Ende des Schweißens bildet eine plötzliche Unterbrechung des Lichtbogens eine Vertiefung, die als Krater bezeichnet wird. Die Größe des Kraters hängt von der Stärke des Schweißstroms ab. Wird ohne Bleiplatten geschweißt, ist der Krater sorgfältig zu schweißen und der Lichtbogen an der bereits geschweißten Nahtstelle zu unterbrechen. Unversiegelte Krater wirken sich negativ auf die Festigkeit der Schweißverbindung aus, da sie Spannungskonzentratoren sind. Der Krater sollte nicht auf den Grundwerkstoff gebracht werden, da dies zur Bildung von Hinterschneidungen führt. Bei Vorhandensein eines Kraters im Schweißgut erreicht die Festigkeitsabnahme von Schweißverbindungen aus kohlenstoffarmem Stahl bei Anwendung einer Vibrationsbelastung 25% und aus niedriglegiertem Stahl 50%.

Übermäßiger Strom bei langem Lichtbogen und hoher Schweißgeschwindigkeit, erhöhte Neigung der Schweißnaht, unsachgemäße Handhabung der Elektrode, unbequeme räumliche Position der Naht, vertikale Nähte von unten nach oben und unzureichende Erfahrung des Schweißers können zu flüssigem Metallfluss führen (Abb 85) auf ungeschmolzenem Grundmetall. Zuflüsse können lokal sein oder eine signifikante Länge haben.

Reis. 85. Durchhängende Nähte
a - horizontal; b - Überlappungsgelenk; In-T-Verbindung; d - Hintern oder beim Auftauchen von Perlen

Reis. 86. Fehler in der Form der Naht
a - ungleichmäßige Breite der Naht beim manuellen Schweißen; b - das gleiche, mit automatischem Schweißen: c - ungleichmäßige Verstärkung - Unebenheiten und Sättel

Ungleichmäßige Breite der Nähte, ungleichmäßige Verstärkung entlang der Nahtlänge, lokale Unebenheiten und Sättel (Abb. 86) entstehen aufgrund unzureichender Qualifikation des Schweißers, fehlerhafter Bewegungen der Elektrode, abhängig von der visuell-motorischen Koordination der Schweißer, sowie durch Abweichungen von den vorgegebenen Maßen des Randspaltes bei der Montage. Die berücksichtigten Formfehler der Schweißnaht verringern die Festigkeit von Schweißverbindungen und weisen indirekt auf die Möglichkeit innerer Fehler hin.

Die Bildung von Poren (Abb. 87) im Metall von Schweißnähten wird weitgehend durch den Gehalt an Gasen im Metall bestimmt. Daher ermöglicht Ihnen die Untersuchung der Gasverteilung zwischen dem Metall und dem gasförmigen Medium eine wissenschaftlich fundierte Konstruktion technologische Prozesse und Maßnahmen zur Verringerung der Porosität von Schweißnähten zu entwickeln. Das Schweißbadmetall enthält immer eine gewisse Menge Gas, das während des Bauprozesses aufgrund einer Verletzung des Schweißschutzes in das Schweißbad gelangt oder durch eine chemische Reaktion im Schweißbadmetall gebildet werden kann. Die Intensität der Wechselwirkung von Gasen mit Metallen hängt von ihrer chemischen Ähnlichkeit, Temperatur, Druck und der Größe der Kontaktfläche ab. Beim Schweißen gibt es Bedingungen, die die Wechselwirkung von Gasen mit Metallen verbessern - hohe Temperatur, eine signifikante Metall-Gas-Kontaktfläche mit einem relativ kleinen Metallvolumen, intensives Mischen des Metalls, das Vorhandensein elektrischer und magnetischer Felder. Daher ist der Gehalt an Gasen im Schweißgut höher als im Grundwerkstoff.

Reis. 87. Porosität im Schweißgut
eine Uniform; b - in Form von Clustern; in - in Form einer Kette

Unter bestimmten Bedingungen kann es zu einer Übersättigung des geschmolzenen Metalls mit Gasen kommen, d. h. das Metall des Schweißbades befindet sich in einem instabilen Zustand. Der Übergang in einen stabilen Zustand erfolgt nur, wenn das Gas im Metall in die Atmosphäre freigesetzt wird oder darin gasförmige Blasen bildet. Im Schmelzbad gibt es immer wieder Grenzflächen zwischen verschiedenen Phasen – geschmolzenes Metall mit Schlacke, nichtmetallischen Einschlüssen und festem Metall. Es ist jedoch bekannt, dass das Vorhandensein von Interphasengrenzen die Bildung einer neuen Phase fördert. Gasblasen, die aufgrund der unterschiedlichen Dichten von Metall und Gas im Schweißbad entstanden sind, neigen dazu, an die Oberfläche zu kommen. Der Prozess des Entfernens einer Gasblase aus dem Schweißbad kann in zwei Phasen unterteilt werden – die Bewegung der Blase zur Metall-Gas- oder Metall-Schlacke-Grenzfläche und der Übergang der Gasblase durch die Grenzfläche. Zusätzlich zu den Kräften der Oberflächenspannung, die dazu neigen, ihr eine Kugelform zu verleihen, wird die aufsteigende Blase auch durch Reibungskräfte und Flüssigkeitsdruck beeinflusst, die dazu neigen, die Blase zu verformen. Infolgedessen wird die Form der Blase durch das Verhältnis der auf sie wirkenden Kräfte bestimmt, deren Größe offensichtlich von der Größe der entstehenden Blase abhängt. Gasblasen können aus dem Metall entfernt werden, während es sich in einem geschmolzenen Zustand befindet. Bilden sie sich jedoch während der Kristallisation des Schweißbadmetalls, so verbleiben solche Blasen in Form von Poren im Metall. Das Risiko der Porenbildung steigt auch durch die abrupte Abnahme der Löslichkeit von Wasserstoff und Stickstoff im Metall während seiner Erstarrung.

Es wird hauptsächlich davon ausgegangen, dass das Schweißgut durchgehend sein muss. Als Fehler gelten alle Formationen, die die Schweißnaht inhomogen machen. Es gibt folgende Arten von Schweißfehlern: Mikro- und Makrorisse (heiß und kalt), fehlende Durchdringung, Poren, diverse Einschlüsse.

Innere und äußere Fehler in Schweißnähten

Die gebräuchlichste Methode zur Klassifizierung von Schweißfehlern ist deren Ort. Nach dieser Klassifizierung werden innere und äußere Schweißfehler unterschieden. Die äußeren gehen an die Oberfläche der Naht und in die Nahnahtzone, und die inneren befinden sich innerhalb der Verbindung, ohne an die Oberfläche zu gehen. Daraus folgt, dass die gleiche Art von Fehlern (z. B. Risse oder Poren) sowohl intern (wenn sie innen liegen) als auch extern (wenn sie an der Oberfläche liegen) auftreten kann.

Äußere Schweißfehler

Zu den äußeren Mängeln von Schweißverbindungen gehören die ungleichmäßige Form der Schweißnaht aufgrund ihrer falschen Bildung, Unterschneiden der Schweißnaht, Durchbrennen des zu schweißenden Metalls, Durchhängen, Risse, Poren und andere Fehler, die sich auf der Oberfläche des Metalls befinden. Sie alle werden bei der äußeren Sichtprüfung der Schweißverbindung erkannt. Der folgende Text listet und zeigt häufige Arten von externen Defekten.

Interne Schweißfehler

Zu den inneren Mängeln von Schweißverbindungen gehören nach GOST 23055 nichtmetallische Einschlüsse, Schlacken- und Oxideinschlüsse, mangelnde Durchdringung und Nichtschmelzen des Metalls sowie Poren und Risse, die nicht auf der Metalloberfläche auftreten. Um solche Fehler zu identifizieren, werden in der Praxis zerstörungsfreie Schweißprüfverfahren eingesetzt. Der folgende Text beschreibt die häufigsten Arten von inneren Defekten.

Nahtbildungsfehler

Fehler bei der Bildung von Schweißnähten äußern sich in der Unebenheit ihrer Form (siehe Abbildung rechts). Sie entstehen durch nicht konstante Schweißmodi, einen nicht konstanten Abstand zwischen den zu schweißenden Kanten und einen ungleichmäßigen Fasenwinkel der Kanten. Die Abweichung zwischen der tatsächlichen Form der Schweißnaht und der erforderlichen Form kann sich aufgrund einer falschen Position der Elektrode relativ zu den Schweißkanten äußern.

Ein ähnlicher Defekt kann bei anderen auftreten. Beim automatischen Schweißen kann die Ursache für einen solchen Fehler beispielsweise das Durchrutschen des Schweißdrahts in der Zuführung, der Spannungsabfall im Netzwerk, das Eindringen von geschmolzenem Metall in die Lücken usw. sein.

Schweißspalt

Am häufigsten tritt ein Schmelzmangel in Schweißnähten auf, wenn kleine Lücken zwischen den geschweißten Kanten vorhanden sind, die Kanten stark abgestumpft sind und auch Verunreinigungen vorhanden sind, wobei sich die Elektrode oder der Schweißdraht in der falschen Position befinden der zu schweißenden Kanten, mit zu geringem Schweißstrom und mit hoher Schweißgeschwindigkeit.

Sehr oft wird an der Wurzel der Naht ein Durchdringungsmangel gebildet (Schema a) und b) weder in der Abbildung links noch in Schema c) und d) in der Abbildung). Beim automatischen UP-Schweißen bilden sich Bindefehler in den meisten Fällen zu Beginn der Schweißnaht. Um ihr Auftreten zu verhindern, wird empfohlen, spezielle Auskleidungen aufzuschweißen. Mangelnde Durchdringung ist einer der gefährlichsten Mängel einer Schweißverbindung.

Hinterschneidungen schweißen

An der Verbindungsfläche werden Schweißhinterschnitte gebildet. Unterschnitte sind Vertiefungen im Grundmetall, die sich entlang der Kanten der Schweißnaht befinden. Sie treten aufgrund der zu hohen Stärke des Schweißstroms und aufgrund der großen Länge des Lichtbogens auf, weil. in diesem Fall nimmt die Breite der Schweißnaht zu und die Kanten der Schweißkanten schmelzen stärker.

Es gibt verschiedene Arten von Schweißrissen:

Art des Schweißfehlers. Sowie seine Größe und der Ort seines Auftretens.

Mechanische Eigenschaften der Schweißverbindung. Dies sind Zugfestigkeit, Fließfähigkeit, Schlagfestigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbruchfestigkeit usw.

Die Bedingungen, unter denen das Produkt verwendet wird. Grundsätzlich ist es die Natur der Umgebung.

Vom Produkt auszuführende Funktionen. Es gibt sogar einen solchen Begriff: "Eignung für einen bestimmten Zweck". Jene. Derselbe Fehler in einer Schweißnaht kann für eine Aufgabe akzeptabel und für eine andere nicht akzeptabel sein.

Um eine Entscheidung über die Zulässigkeit von Fehlern der einen oder anderen Art und Größe zu treffen, ist es erforderlich, dass die Messfähigkeit der Vorrichtung zur Überwachung von Fehlern höher ist als die zulässige Größe des Fehlers. Das heißt, wenn Fehler in der Schweißnaht mit einer Größe von nicht mehr als 2 mm zulässig sind, kann ein Gerät mit einer Messkapazität von 5 mm nicht zur Kontrolle dieser Naht verwendet werden.

Um den Höchstwert des zulässigen Fehlers zu bestimmen, muss berücksichtigt werden, dass Fehler in Schweißnähten hauptsächlich die Ermüdungs- und Sprödbruchfähigkeit von Stahl erhöhen.

Die größte Gefahr für derartige Zerstörungen bergen flächige Defekte (Mikrorisse, Makrorisse, fehlende Durchdringung). Wenn sie entdeckt werden, muss nicht nur auf die maximalen Abmessungen einzelner Fehler geachtet werden, sondern auch auf ihre relative Position und ihre Anzahl.

Die Gefahr planarer Defekte liegt in der Tatsache, dass sie aufgrund des Fehlens eines Rundungsradius in der Nähe von Rissen hohe Spannungskonzentratoren sind. Räumliche Defekte wie Poren, Gasblasen oder Einschlüsse haben einen gewissen Krümmungsradius und sind daher auch bei einer größeren Anzahl weniger gefährlich.

Bei einer kleinen Verrundung am Rissgrund wird zur Bewertung der darin wirkenden Spannungen der Spannungsintensitätsfaktor K1 verwendet, der eine Bewertung der Bruchmechanik ermöglicht. Der Spannungsintensitätsfaktor kann bestimmt werden, wenn die zum Bruch erforderliche Spannung kleiner als die Streckgrenze des Materials ist. Es wird durch die Formel bestimmt:

wobei a die Größe (Höhe) des äußeren Defekts oder die Hälfte der Größe des inneren Defekts ist;
bm - Zugspannung;
bv - Biegespannung;
Мm und Мв - Koeffizienten, deren Wert durch das Verhältnis der Größe des Fehlers zur Dicke des Teils und der Position des Fehlers bestimmt wird;
Q ist ein Koeffizient, der von der Form des Defekts abhängt.

Bei Schweißverbindungen, die nach dem Schweißen nicht geglüht werden, ist es zur Reduzierung innerer Spannungen erforderlich, die Berechnung der kritischen Rissöffnung (CSB) zu verwenden, um die Akzeptanz von Schweißfehlern zu beurteilen. Die Berechnung des Koeffizienten K1 oder das Auffinden des Werts der kritischen Öffnung ermöglicht es, den Wert eines möglichen zulässigen Fehlers in der Schweißnaht mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.