Шлаковое включение и пора похожи только тем, что обе занимают объём внутри металла и обе выходят на снимке тёмным пятном. Пора – газовая полость от газа, который не успел выйти из кристаллизующейся сварочной ванны. Шлаковое включение – твёрдое неметаллическое тело: остаток шлаковой корки, флюса или окислов, зажатый металлом шва. Поры на сварном шве и включения в нём поэтому стоят в разных группах классификатора.
Ниже разобраны четыре класса несплошности сварного соединения: пора, шлаковое включение, непровар и подрез. По каждому названы происхождение, группа классификатора, чем нормируется допустимость и каким методом дефект находят. Трещина, наплыв, прожог и кратер стоят в классификаторе другими группами.
Что такое шлаковое включение и чем оно отличается от поры
Пора и шлаковое включение разведены по разным группам ГОСТ Р ИСО 6520-1, классификации дефектов и несплошностей в металлических материалах, соединённых сваркой плавлением: пора идёт в группе 200, полости и поры, шлаковое включение – в группе 300, твёрдые включения. Внутри группы 300 разделены 301 шлаковое включение, 302 флюсовое, 303 оксидное и 304 металлическое; в последнее попадает частица вольфрамового электрода, занесённая в ванну при касании изделия во время аргонодуговой сварки. Оксидные включения приходят из плёнки на кромке, не снятой перед сваркой.
Разводят пору и включение на радиограмме по форме затемнения и по месту залегания. Пора на сварном шве даёт округлое затемнение с ровной чёткой границей: газовый пузырь в жидком металле принимает форму, близкую к сферической. Шлаковое включение сварного шва оставляет затемнение неправильной, часто вытянутой формы с рваным контуром, и лежит оно по линии сплавления или между валиками, где корка и была зажата. Шлаковые включения в сварном шве поэтому читаются цепочкой вдоль валика.
Приёмка смотрит не только на форму: в зачёт идут размер и суммарная протяжённость на участок. Каталог остальных видов, от трещины до прожога, собран в материале дефекты сварных швов.
Как газ и шлак остаются в металле шва
Причины образования пор в сварном шве сходятся к одному условию: газ не успел выйти из ванны до того, как металл затвердел. С кромки его дают влага, ржавчина, масло и краска, разлагающиеся в дуге. С расходуемыми материалами приходят отсыревшие электроды и непрокалённый флюс, несущие влагу в покрытии и в зерне. Третий источник – срыв газовой защиты: забрызганное сопло, чрезмерный вылет электрода, заниженный расход газа, сквозняк в цеху. Отсюда и меры: кромки зачищают и просушивают, электроды и флюс прокаливают, расход газа держат по карте.
Шлак остаётся в шве по другой механике и почти всегда при многопроходной сварке покрытым электродом или под флюсом. Шлаковую корку перед следующим проходом снимают полностью; её остаток в углу разделки запечатывает очередной валик, и на снимке он проявляется вытянутым включением по границе валиков. Узкая разделка с крутыми стенками, заниженный ток, завышенная скорость и неверный угол наклона электрода не дают жидкому шлаку всплыть на поверхность ванны.
- Одиночная пора – единичная полость под норму на максимальный размер несплошности.
- Равномерно распределённая пористость – полости рассеяны по шву и считаются на участок.
- Скопление пор в сварном шве – группа полостей в одном месте, ослабляющая сечение сильнее одиночной.
- Цепочка пор – полости выстроены по линии, чаще вдоль корня или границы валика.
- Вытянутая полость – газовая полость, длина которой заметно больше ширины.
- Свищ – канал, выходящий на поверхность шва, поэтому его берут осмотром.
Шесть форм дают разные записи в заключении: одиночную пору допускают там, где скопление уходит в выборку и заварку.
Непровар: определение, непровар по кромке и в корне
Расчётное сечение соединения задано чертежом: заполненный корень и кромка, проплавленная на заданную глубину. Непровар это сечение оставляет незаполненным, сплавления в нём нет. Определение того, что такое непровар в сварке, держится на сечении: усиление сверху бывает безупречным при непроваренном корне.
Что называют непроваром, а что несплавлением, разводит тот же классификатор: несплавление 401 – отсутствие сплавления по границе наплавленного и основного металла и между соседними валиками, непровар 402 – незаполненное сечение соединения. Непровар ГОСТ Р ИСО 6520-1 относит к группе 400, а по месту залегания у дефекта три адреса. Непровар корня шва лежит в вершине разделки, куда дуга не дотянулась. Непровар по кромке идёт вдоль линии сплавления, где основной металл не расплавился и шов лёг на него. Непровар по разделке кромок остаётся между валиком и стенкой разделки.
Односторонняя сварка непровар в корне даёт чаще двусторонней: подварить вершину разделки с обратной стороны нечем, а при малом зазоре с увеличенным притуплением кромки расплаву туда и не протечь. Плоскостные несплошности – непровар и несплавление – опасны формой края: напряжение концентрируется на нём как в вершине трещины.
Конструктивный и технологический непровар
Конструктивный непровар – неполное проплавление сечения, предусмотренное конструкцией соединения и оговорённое в документации на изделие. Конструктивный непровар сварного шва – единственный случай, когда неполный провар дефектом не считается, и признаётся он записью в чертеже, сделанной до сварки.
Технологический непровар вызван нарушением режима и подготовки стыка и считается браком. Даёт его заниженный сварочный ток, завышенная скорость, недостаточный зазор и малый угол разделки, избыточное притупление кромки, смещение электрода с оси стыка, загрязнение кромок маслом и окалиной. По снимку эти два непровара не различить: на радиограмме оба дают тёмную полосу по линии стыка, разводит их чертёж соединения.
Подрез: причины и что с ним делают
Подрез сварочного шва – углубление в виде канавки по границе шва с основным металлом, вдоль края валика. Дефекты швов сварных соединений подрез и наплыв классификатор держит в одной группе 500, нарушения формы и размера соединения. То, что такое подрез в сварке, лежит в геометрии: металл шва плотен, металл детали цел, а рабочее сечение уменьшено на глубину канавки. Подрез на сварном шве меряют по глубине и по протяжённости.
Подрезы сварных швов причины имеют режимные: завышенные ток и напряжение дуги, чрезмерная скорость, неверный угол наклона электрода, избыточные поперечные колебания. Подрезы в сварке в вертикальном и горизонтальном положениях появляются чаще, чем в нижнем: жидкий металл стекает с верхней кромки и оставляет её незаполненной. Опасен подрез в сварке вдвойне: рабочее сечение уменьшено, а острый концентратор стоит на границе зоны термического влияния.
Дефекты сварных швов подрезы уходят в ремонт по глубине канавки: мелкую зачищают и подваривают, глубокую выбирают до здорового металла и заваривают заново, а участок после ремонта проходит повторный контроль в объёме первичного. Пору и шлак металл шва прячет, а подрез сварка оставляет снаружи, поэтому и находят, и меряют его на поверхности, а порядок такого осмотра разобран в материале визуально-измерительный контроль.
Что из этого допустимо и чем это выявляют
Предельные размеры несплошностей задаёт ГОСТ Р ИСО 5817, уровни качества сварных соединений из стали, никеля, титана и их сплавов, выполненных сваркой плавлением: уровней три, B, C и D, и B самый жёсткий. Пределы выражены через толщину соединения, а уровень для изделия назначает документ на объект – технические условия, проектная или отраслевая документация, но не классификатор дефектов. Одна и та же пора проходит на второстепенной конструкции с уровнем D и бракуется на трубопроводе с уровнем B.
Объёмные дефекты сварных швов шлаковые включения и поры уменьшают сечение, но поле напряжений вокруг них распределяется мягче, поэтому им нормируют и размер, и суммарную площадь на участок шва. Плоскостные дефекты сварных швов непровар и подрез на жёстких уровнях качества не допускаются вовсе: острый край работает концентратором при любой длине.
Наружные несплошности – подрез и вышедшая на поверхность пора – берёт визуальный и измерительный контроль сварных соединений по ГОСТ Р ИСО 17637. Внутренние объёмные несплошности читаются на плёнке: радиографический контроль сварных соединений ведут по ГОСТ 7512-82. Плоскостной непровар лучше отражает ультразвуковую волну, и его берут ультразвуковым контролем сварных соединений по ГОСТ Р 55724-2013. Семейство методов разобрано в материале неразрушающий контроль, порядок их применения к стыку – в материале контроль сварных соединений.
| Дефект | Группа по ГОСТ Р ИСО 6520-1 | Где залегает | Чем опасен | Чем выявляют |
|---|---|---|---|---|
| Пора | 200, полости и поры | тело шва, ближе к корню | сечение, локально при скоплении | радиография, осмотр свища |
| Шлаковое включение | 300, твёрдые включения | линия сплавления, граница валиков | сечение, тянется вдоль шва | радиография |
| Непровар | 400, несплавления и непровары | корень, кромка, разделка | острый концентратор | ультразвук |
| Подрез | 500, нарушения формы | граница с основным металлом | сечение и концентратор | осмотр, измерение глубины |
Как мы разбираем снимки трубных швов
Рентгеновские снимки трубных стыков мы отдаём модели, обученной на снимках заказчика. Модель отмечает на кадре пору, включение, непровар и подрез с их границами, и обведённый контур сразу даёт размер несплошности и её протяжённость на участок шва – те самые величины, по которым уровень качества и решает судьбу стыка.
Статистика по типам дефектов копится в Grafana с привязкой к посту и смене, поэтому рост доли пор после смены партии электродов виден на графике раньше, чем в заключениях по отдельным стыкам. Заключение по ответственному стыку остаётся за аттестованным специалистом: кадр приходит к нему уже размеченным.