Дефекти зварних швів, причини їх виникнення та способи усунення

1. 
   Організаційний момент.
   
2. 
   Актуалізація опорних знань учнів.
   
3. 
   Повідомлення теми та мети уроку.
   
4. 
   Мотивація навчальної діяльності.
   
5. 
   Сприймання й усвідомлення учнями навчального матеріалу.
   

• 
  Повідомлення викладача про значення якості зварних виробів у сучасному виробництві.
  
  • 
    Аналіз дефектів зварного шва.
    
  • 
    Характеристика причин дефектів зварних з’єднань.
    
  • 
    Повідомлення про основні способи усунення дефектів зварних швів.
    

6. 
   Узагальнення та систематизація знань.
   

• 
  Виконання завдання на картках.
  

7. 
   Підбиття підсумків уроку.
   

• 
  Вправа "Мої враження від уроку"
  

8. 
   Домашнє завдання.
   

1. 
   Організаційний момент:
   

• 
  привітання з учнями та перевірка їх присутності на уроці.
  

1. 
   Актуалізація опорних знань учнів (бліц-опитування):
   

• 
  Що таке зварне з’єднання?
  
• 
  Охарактеризуйте поняття «зварний шов»?
  
• 
  Що таке зварювальна ванна?
  
• 
  Який метал називають основним?
  
• 
  Який метал називають наплавленим?
  
• 
  Що називають кромкою?
  
• 
  Дайте визначення поняттю «зазор».
  
• 
  За якими ознаками класифікуються зварні шви?
  
• 
  Які бувають шви за типом з’єднань?
  
• 
  Які бувають шви за протяжністю?
  
• 
  Які бувають шви за кількістю шарів?
  
• 
  Які бувають шви за довжиною?
  

3. 
   Повідомлення теми та мети уроку (запис у конспекти).
   

4. 
   Мотивація навчальної діяльності.
   

1. 
   Сприймання й усвідомлення учнями навчального матеріалу.
   

• 
  Повідомлення викладача про значення якості зварних виробів у сучасному виробництві.
  

Як відомо, працездатність зварних з'єднань і зварних конструкцій у цілому багато в чому визначається якістю зварних швів: характером їх макро- і мікроструктури, однорідністю хімічного складу, наявністю в них дефектів. Зі збільшенням числа способів зварювання, видів використовуваних конструкційних і зварювальних матеріалів зростає кількість факторів, що впливають на виникнення дефектів, ускладнюються процеси їхнього утворення.

У даний час питання надійності роботи зварних конструкцій здобувають усе більшого значення. Пов’язано це зі складними умовами роботи конструкцій, обумовленими підвищенням робочих напруг, розширенням температурного інтервалу експлуатації, роботою конструкцій у різних агресивних середовищах, застосуванням зварювання для виготовлення конструкцій, конфігурація і розміри яких створюють можливість виникнення небезпечних концентрацій напруг тощо. Усі частіше зварникам приходиться мати справу з високоміцними матеріалами і матеріалами, що володіють високою хімічною активністю і температурою плавлення. Це вимагає знання факторів, що впливають на зміну міцності металу в процесі зварювання, і ступеня впливу різних дефектів на процес руйнування металу.

Руйнування конструкцій найчастіше починається з дефектів, що виникають у зварному з'єднанні чи основному металі. Вплив дефектів на властивості зварних з'єднань визначається їх величиною і формою, частотою їхнього повторення, матеріалом конструкцій, умовами експлуатації і характером навантаження. Небезпека дефектів залежить від безлічі конструктивних і експлуатаційних факторів.

• 
  Аналіз дефектів зварного шва.
  

• 
  Характеристика причин дефектів зварних з’єднань.
  

1. Не дивлячись на високий рівень техніки і технології сучасного зварювального виробництва, забезпечуючий можливість виготовлення зварних конструкцій високої якості, вірогідність утворення дефектів в зварних швах не виключена. Тому дуже важливо уміти виявити дефекти в готовому зварному виробі, оцінити їх вплив на працездатність зварної конструкції, встановити причину їх освіти і попередити можливість їх подальшої появи.

2. Причини дефектів:

а) порушення встановлених розмірів і форми шва – ці дефекти при ручній зварці є результатом низької кваліфікації зварювача, поганої підготовки зварюваних кромок, неправильного вибору зварювального струму, низької якості збірки під зварку;

б) тріщини, зовнішні і внутрішні, є небезпечними і неприпустимими дефектами зварних швів. Вони утворюються унаслідок напруг, що виникають в металі від нерівномірного нагріву, охолоджування і усадки. Причина виникнення тріщин – підвищений вміст в сталі шкідливих домішок;

в) підріз зони (вузькі поглиблення в основному металі уздовж краю зварного шва) утворюються при зварці великим струмом або подовженою дугою, при завищеній потужності пальника, неправильному положенні пальника або електроду;

г) кратери, є слідством недостатньої кваліфікації зварювача;

д) напливи – результат натікання наплавленого металу на непрогріту поверхню основного металу, це може бути результатом низької кваліфікації зварювача, недоброякісних електродів і невідповідності швидкості зварки і зварювального струму обробленню шва;

е) пори виникають унаслідок попадання в метал шва газів, що утворилися при зварці. Н – утворюється з вологи, масла і компонентів покриття електродів. N – потрапляє в метал шва з атмосферного повітря при недостатньо якісному захисті металу шва. З – утворюється в процесі зварки стали при вигорянні вуглецю, що міститься в металі. Тому пористість є результатом поганої підготовки зварюваних кромок (забрудненість, іржа, замаслена), застосування електродів з сирим покриттям, вологого флюсу, недоліку розкислювачів, великих швидкостей зварки;

ж) шлакові включення утворюються при зварці малим зварювальним струмом, при застосуванні недоброякісних електродів, зварювального дроту, флюсу, забруднених кромок. При неправильно вибраному режимі зварки шлаки і оксиди не встигають спливти на поверхню і залишаються в металі шва у вигляді неметалічних включень;

з) непровар (місцевий несплав зварюваних кромок основного і наплавленого металу) – слідство низької кваліфікації зварювача, неякісної підготовки зварюваних кромок, зсув електроду до однієї з кромок, швидкого переміщення електроду по шву.

• 
  Повідомлення про основні способи усунення дефектів зварних швів.
  

а) неповномірність швів усувається наплавленням додаткового шару металу.(поверхню, що наплавляється, ретельно очищають до металевого блиску);

б) тріщини зовнішні усуваються обробленням і подальшою заваркою, для попередження розповсюдження тріщини по кінцях її свердлять отвори, місце тріщини вирубують і заварюють. Шви з внутрішніми тріщинами вирубують і заварюють наново. За наявності сітки тріщин дефектну ділянку вирізують і натомість зваркою накладають латочку. Існують тріщини двох типів - гарячі і холодні. Стінки гарячих тріщин звичайно сильно окислені, а холодних - блискучі, чисті. Гарячі тріщини мають міжкристалічну будову, у той час, як холодні тріщини, в основному, проходять через тіло кристалів. Гарячі тріщини звичайно розташовані в металі шва і можуть утворитися в процесі кристалізації металу під дією розтягуючих напруг, які виникають у процесі охолодження зварного з'єднання. Холодні тріщини найчастіше виникають в навколошовній зоні і рідше в металі шва. В основному вони утворюються при зварюванні виробів із середньо- і високолегованих сталей, інколи – у з'єднаннях з низьколегованих і високолегованих сталей класу.

в) підрізи заварюють тонкими валиковими швами;

г) напливи усуваються обробкою абразивним інструментом або за допомогою пневматичного зубила;

д) непровар, кратери, пористість і неметалічні включення усувають шляхом вирубки і подальшою заваркою всієї дефектної ділянки.

Закінчимо роботу над опорним конспектом. У вас залишились незаповненими до кожного дефекту 2 розділи: "Допустимість" і "Спосіб усунення". Використовуючи витяг із ГОСТ 23118 – 99 "Допустимі дефекти зварних швів" (додаток 2), самостійно з’ясуйте допустиму величину та спосіб усунення дефектів зварного шва. Отриману інформацію зафіксуйте в 2 останніх колонках вашого опорного конспекту.

1. 
   Узагальнення та систематизація знань.
   

• 
  Виконання завдання на картках.
  

1. 
   Підбиття підсумків уроку.
   

• 
  Вправа "Мої враження від уроку"
  

на уроці я:

• 
  дізнався…
  
• 
  зрозумів…
  
• 
  навчився…
  
• 
  змінив своє ставлення.
  

8. 
   Домашнє завдання.
   

ДОДАТОК 2

ГОСТ 23118-99

• 
  шляхом механічного зачищення;
  
• 
  шляхом переварювання дефектних ділянок;
  
• 
  шляхом часткового чи повного їхнього видалення з наступним заварюванням.
  

Найменування дефекту	Характеристика дефектів за розташуванням, формою і розмірами	Допустимі дефекти за рівнями якості
		високий	середній		низький
Тріщини	Тріщини всіх розмірів, видів і розташування	Не допускаються
Пори і пористість	Максимальна сумарна площа пор Максимальний розмір одиночної пори: стиковий шов кутовий шов але не більше	1% d<= 0,2 S d=<0,2 K 3 мм	2% d=<0,25 S d=<0,25 K 4 мм		4% d=<0,3 S d=<0,3 K 5 мм
Скупчення пор	Максимальна сумарна площа пор Максимальний розмір одиночної пори: стиковий шов кутовий шов але не більше Відстань між скупченнями	4% d<=0,2 S d<=0,2 K 2 мм L 12 t	8% d<=0,25 S d<=0,25 K 3 мм L 12 t		16% d<=0,3 S d<= 0,3 K 4 мм L 12 t
Газові полоси та свищі	Довгі дефекти	Не дозволяється
	Короткі дефекти стиковий шов кутовий шов Максимальний розмір газової полоси та свища	h<=0,2 S h<=0,2 K 2 мм	h<=0,25 S h<=0,25 K 3 мм		h<=0,3 S h<=0,3 K 4 мм
Шлакові включення	Довгі дефекти	Не дозволяється
	Короткі дефекти стиковий шов кутовий шов Максимальний розмір включення	h=<0,2 S h=<0,2 K 2 мм	h=<0,25 S h=<0,25 K 3 мм		h=<0,3 S h=<0,3 K 4 мм
Непровари і несплавлення	Довгі дефекти	Не дозволяється
	Короткі непровари стиковий шов кутовий шов Відстань між дефектами	Не дозволяється			h=<0,1 S h 0,1 K Макс. 2 мм L 12 t
	Несплавлення	Не дозволяється
Підрізи	Перехід від шва до основного метала повинен бути плавним. Обриси підрізів повинні бути плавними.	h=<0,5 мм		h=<1,0 мм		h=<1,5 мм
Перевищення випуклості: стикового шва кутового шва	Перехід від шва до основного метала повинен бути плавним.	h =<1 мм + 0,1 в Мах. 5 мм Мах. 3 мм		h=< 1 мм + 0,15 в Мах. 7 мм Мах. 4 мм		h=< 1 мм + 0,25 в Мах. 10 мм Мах. 5 мм
Перевищення випуклості кореня шва	Надмірне проплавлення кореня шва	h =< 1 мм + 0,3 в Макс. 3 мм		=<1 мм + 0,6 в Макс. 4 мм		h =<1 мм + 1,2 в Макс. 5 мм
Неповне заповнення розробки кромок (ввігнутість шва)	Перехід від шва до основного метала повинен бути плавним.	Довгі дефекти не дозволяються
		Короткі дефекти
		h =< 0,05 t Мах. 0,5 мм	h =< 0,1 t Мах. 1 мм		h=< 0,2 t Мах. 2 мм
Ввігнутість кореня шва	Перехід від шва до основного метала повинен бути плавним.	h =< 0,5 мм	h =< 1 мм		h =< 1,5 мм
Напливи		Не дозволяються

1. Довгі дефекти - це один або декілька дефектів сумарною довжиною більше 25 мм на кожних 100 мм шва або мінімум 25% довжин шва менш 100мм.

2. Короткі дефекти - це один або декілька дефектів сумарною довжиною не більше 25 мм на кожних 100 мм шва або максимум 25% довжин шва менш 100мм.

K_ф – номінальна величина катета кутового шва, мм;

в – фактична товщина стикового шва, мм;

K – фактична величина катета кутового шва,мм;

t – товщина металу, мм;

d – діаметр пори, мм;

h – розмір (висота або ширина) дефекту, мм;

L – відстань між дефектами або дефектними ділянками, мм

ДОДАТОК 1

Назва та ескіз дефекту	Визначення	Причина утворення	Допустимість	Спосіб усунення
НЕПРОВАР
ПОРИ
ПІДРІЗИ
КРАТЕРИ
ПРОПАЛ
ТРІЩИНИ

ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ




1. ПОРИ

2. ШЛАКОВІ

ВКЛЮЧЕННЯ