Влияние дефектов на работоспособность сварных соединений

Дефектами сварных соединений называют различные отклонения от установленных норм и технических требований, возникающие в металле шва и зоне термического влияния в процессе образования сварных соединений и приводящие к снижению эксплуатационной надёжности сварных конструкций, ухудшению их работоспособнос­ти и внешнего вида.

В табл. 4.2 приведены основные виды дефектов сварных швов и причины их образования.

Дефекты сварных соединений можно различать по месту их рас­положения на наружные и внутренние. К наружным относятся кра­теры, наплывы, свищи, подрезы, прожоги, неравномерность формы

шва; к внутренним относятся, например, поры, включения шлака, непровары, несплавления, трещины, недопустимые структурные из­менения металла - перегрев, пережог.

Наличие тех или иных дефектов в сварных соединениях ещё не определяет потерю работоспособности этих соединений. Опасность дефектов наряду с влиянием их собственных характеристик (типы, виды, размеры, формы и т. п.) зависит от множества конструктивных и эксплуатационных факторов. Изучение этого вопроса представля­ет большие трудности как с практической, так и с теоретической сто­роны.

В большинстве случаев степень влияния того или иного вида де­фектов на работоспособность конструкций устанавливается испы­танием образцов с дефектами. Так, установлено, что усиление шва не снижает статической прочности, однако существенно влияет на усталостную прочность. Чем больше усиление шва и, следователь­но, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному, тем сильнее оно снижает предел выносливости.

Опасным дефектом является подрез. Считаются допустимыми подрезы небольшой протяжённости, ослабляющие сечение шва не более чем на 5%, в конструкциях, работающих под действием стати­ческих нагрузок.

Наплывы, резко изменяя очертания швов, образуют концентрато­ры напряжений, что может приводить к снижению выносливости конструкции. Наплывы, имеющие большую протяжённость, считают недопустимыми дефектами, так как они кроме того, что вызывают концентрацию напряжений, нередко сопровождаются непроварами.

Кратеры, как и прожоги, являются недопустимыми дефектами и подлежат исправлению.

Исследования показали, что при статических нагрузках и пласти­ческих материалах потеря прочности примерно пропорциональна общей площади дефектов — включений и непроваров. Причём если общая площадь дефектов меньше 5-10 % (а иногда и 20-25 %), то эти дефекты мало влияют на несущую способность стыков, особен­но при швах с усилением. В то же время при малопластичных мате­риалах и динамической или вибрационной нагрузке сравнительно небольшие дефекты существенно влияют на работоспособность соединения. Остаточные напряжения могут повышать отрицательное влияние дефектов.

Для оценки опасности сварочных дефектов их целесообразно под­разделить на две группы: объёмные (поры, шлаки, включения, не­провары без подреза) и трещиноподобные. Объёмные дефекты не оказывают значительного влияния на работоспособность соедине­ний. Эти дефекты можно нормировать по размерам или площади ослабления сечения шва. Трещиноподобные дефекты, в том числе трещины, весьма опасны и резко снижают эксплуатационные свой­ства соединений.

Все дефекты по их значимости можно условно распределить по трём группам: малозначительные, значительные и критические. К малозначительным относят отдельные дефекты - включения и не­провары, к значительным - протяжённые дефекты и к критическим -трещиноподобные. Поэтому в сварных швах допускается содержа­ние объёмных дефектов до определённых размеров и количеств. Тре­щиноподобные дефекты, как правило, считаются недопустимыми независимо от их размеров.

Поэтому для получения сварных соединений высокого качества требование бездефектности и нормирования допустимых дефектов следует понимать как требование отсутствия недопустимых дефек­тов, а не их полного отсутствия.