Причины повреждения и образования дефектов в сварных соединениях

От качественного состояния сварных соединений, стыков и швов зависит устойчивость конструкции, неотъемлемой частью которой они и являются, а также ее безопасность и эффективность технологических процессов производственного объекта. Чтобы обеспечить высокий стандарт при выполнении сварочных работ необходимо строгое соблюдение следующих параметров:

• Соответствие материала (его структура и качественные характеристики) требованиям технических условий, утвержденных специально для него.
• Функционирование и уровень исправности основного и вспомогательного оборудования согласно техническим регламентам.
• Точное выполнение нормативных технологических процедур.
• Соблюдение требований технических регламентов и правил на всех стадиях технологического процесса.
• Профессиональная подготовка кадров.

Но для того, чтобы реально оценить качество сварки и ее влияние на эффективность эксплуатации объекта и безопасность конструкции, необходимо полное диагностическое обследование поверхности металла в месте проведения технологической операции, а также оценка на соответствие выполнения процесса нормативным регламентам.

Результаты исследования сварных швов и соединений ложатся в основу принятия решения о дальнейшей эксплуатации производственного объекта (или его части). В этом случае, возможно не только фиксация бракованного обработанного изделия, но также изменение самого технологического процесса и переход на более современные сварочные технологии.

Обследование и контроль сварных соединений, соответствующего профильного оборудования и оснастки необходимо осуществлять в постоянном режиме, причем на всех производственно-технологических этапах.

Контроль в этой области начинается сразу же после стадии заготовки необходимых материалов, которые подвергаются внешнему осмотру на предмет присутствия в них различных механических дефектов (заусенцев, трещин, последствий ударов и т.д.). На следующем этапе происходит процедура проверки выбранных деталей измерительными инструментами и разнообразными шаблонами. Но самая главная и ответственная часть диагностического обследования заключается в контроле самого сварочного процесса, который помогает увидеть негативные последствия и предотвратить их в дальнейшем.

При образовании шва зачастую появляются механические и структурные последствия, имеющие отклонения от нормативных регламентов. Они проявляются в виде более ухудшенного внешнего состояния обрабатываемого объекта, снижения эффективности и безопасности эксплуатируемой конструкции. В конечном итоге, это может привести к возникновению аварии на объекте или даже несчастным случаям, связанных с угрозой жизни и здоровья людей.

Все дефекты и повреждения сварных швов имеет свою классификацию по причинам их возникновения, формы, размерных величин, а также расположения на обследуемом объекте, степени последствий и т.д.

Самой распространенной системой классификации повреждений в местах сварки является документ, соответствующий ГОСТу 30242-97. Дефекты, согласно этому стандарту, подразделяются на:

• трещинные проявления в зоне сварочных соединений;
• свищевые повреждения, усадочные раковины, а также поры, кратерные изменения и полости;
• неметаллические включения;
• непроваренные и неплавленные участки;
• прочие повреждения;
• измененные формы шва, такие как подрезы, канавки усадочного типа, смещение сварочного места, натеки, наплывы и т.д.;
• прочие повреждения.

Но существуют и другие документы, классифицирующие повреждения и дефекты, образующиеся в местах сварки. Один из них составлен исходя из причин их появления и места пролегания на поверхности сварного соединения. В этом классификаторе все дефекты условно распределены на две части:

1. Повреждения, которые в той или иной степени имеют отношение к тепловым и металлургическим процессам. Они появляются в момент формирования, образования и кристаллизации непосредственного самого сварочного шва, а также в период его остывания. Это могут быть трещины (как холодные, так и горячие), расположенные рядом со швом, а также поры, шлаковые и другие неметаллические включения и т.д.
2. Дефекты, появившиеся в результате формирования сварного соединения. К ним относятся повреждения, причиной возникновения которых стали нарушения технологии сварочной процедуры, неисправности в работе оборудования, неквалифицированный уровень подготовительных сварочных работ, в том числе при создании сборочных конструкций, предназначенных для соединения, а также отсутствие квалификации у персонала. Как правило, подобные дефекты имеют следующий характер: непроваренные, подрезные и наплывные места в зоне сварного шва, а также нарушение расчетных размерных показателей, прожоги и т.д.

Диагностическое обследование сварных соединений, стыков и швов может осуществляться двумя способами: разрушающим и неразрушающим.

К первому методу относятся следующие виды исследовательских технологий:

• Испытания в целях получения качественных характеристик сварных швов.
• Металлографические обследования.
• Испытания механическим способом.

Подобные исследования проводятся, главным образом, на тех сварных конструкциях, которые берутся как образцы. Анализ контрольного образца проводится на предмет определения степени твердости, усталости металла, статического и ударного изгиба, а также растяжения.

Второй метод – неразрушающий – состоит из следующих обязательных диагностических процедур:

• Осмотр внешнего вида сварного соединения.
• Определение герметичности свариваемой конструкции.
• Оценка поверхностных дефектов.
• Обнаружение скрытых и внутренних повреждений в зоне сварного шва.

Наиболее доступным и распространенным диагностическим способом является обмер сварного соединения и его визуальный осмотр. Кроме этого используются следующие виды неразрушающего контроля: люминесцентный, вакуумный, магнитный, радиационный, под воздушным и гидравлическим давлением, течеискатели газоэлектрического типа, с помощью керосина и аммиака, а также с использованием краски.