Что такое сварочная пористость и как ее предотвратить?

Что такое сварочная пористость?

Пористость сварного шва представляет собой дефект сварки, вызванный поглощением газообразных азота, кислорода и водорода, попавших в расплавленную сварочную ванну, и высвобождением их во время затвердевания, что приводит к образованию карманов или пор на поверхности или внутри валика. Пористость может возникать на поверхности сварного шва или внутри сварного шва.

Поглощение азота и кислорода в сварочной ванне обычно происходит из-за плохой газовой защиты. Пористость может быть случайной:ориентированной хаотично, на неравномерных расстояниях. Его также можно изолировать:разнести на один дюйм со всех сторон.

Пористость – это наличие полостей в металле шва, вызванных вмерзанием газа, выделяющегося из сварочной ванны по мере его затвердевания. Пористость может принимать несколько форм:

• Распределенная пористость – Поры, распределенные по всему сварному шву.
• Разбивает поры на поверхности – Поры, которые нарушают поверхность.
• Червоточина – Удлиненные поры, которые на рентгенограмме напоминают елочку.
• Кратерные трубы – Усадочная полость в конце сварного шва, вызванная усадкой во время затвердевания.

Причина и предотвращение дефектов сварки

1. Распределенная пористость и поверхностные поры

Распределенная пористость обычно обнаруживается в виде мелких пор по всему валику сварного шва. Поры с нарушением поверхности обычно указывают на большое количество распределенной пористости. Это вызвано поглощением азота, кислорода и водорода расплавленной сварочной ванной, которые затем высвобождаются при затвердевании и остаются в металле сварного шва.

Поглощение азота и кислорода в сварочной ванне обычно происходит из-за плохой газовой защиты. Вовлечение воздуха в защитный газ всего на 1 % вызовет распределенную пористость, а более 1,5 % приведет к порам, разрушающим поверхность. Утечки в газопроводе, слишком высокий расход газа, сквозняки и чрезмерная турбулентность в сварочной ванне являются частыми причинами пористости.

Водород может образовываться из ряда источников, включая влагу от недостаточно высушенных электродов, флюсов или поверхности заготовки. Смазка и масло на поверхности заготовки или присадочной проволоки также являются распространенными источниками водорода.

Поверхностные покрытия, такие как грунтовки, и средства обработки поверхности, такие как цинковые покрытия, могут выделять большое количество дыма во время сварки. Риск улавливания выделяющегося газа будет выше в Т-образных соединениях, чем в стыковых, особенно при угловой сварке с обеих сторон.

Особо следует отметить так называемые свариваемые (с низким содержанием цинка) грунтовки. Нет необходимости удалять грунтовку, но если толщина грунтовки превышает рекомендацию производителя, может возникнуть пористость, особенно при использовании процессов сварки, отличных от ММА.

Как предотвратить распределенную пористость и поверхностные поры?

Источник газа должен быть идентифицирован и удален следующим образом:

Воздухововлечение

• Устраните утечку воздуха.
• Избегайте турбулентности сварочной ванны.
• Используйте наполнитель с достаточным содержанием раскислителей.
• Уменьшить чрезмерно высокий расход газа.
• Избегайте сквозняков.

Водород

• Высушите электрод и флюс.
• Очистите и обезжирьте поверхность заготовки.

Поверхностные покрытия

• Очистите кромки стыка непосредственно перед сваркой.
• Убедитесь, что толщина свариваемого грунта меньше рекомендуемой максимальной толщины.

2. Червоточины

Характерно, что червоточины представляют собой удлиненные поры, которые на рентгенограмме выглядят как елочка. Червоточины указывают на образование большого количества газа, который затем захватывается затвердевающим металлом сварного шва.

Чрезмерный газ будет образовываться из-за сильного загрязнения поверхности или очень толстого слоя краски или грунтовки. Защемление более вероятно в щелях, таких как зазор под вертикальным элементом горизонтально-вертикального Т-образного соединения, сваренного угловым швом с обеих сторон.

При сварке Т-образных стыков в загрунтованных листах важно, чтобы толщина покрытия на кромке вертикального элемента не превышала рекомендованный производителем максимум, обычно 20 мкм, из-за избыточного напыления.

Как предотвратить червоточины?

Устранение газа и полостей предотвращает появление червоточин.

Производство газа

• Очистите поверхности заготовки в месте сварки и рядом с ним.
• Удалите любые поверхностные загрязнения, в частности масло, жир, ржавчину и остатки от операций ndt.
• Удалите все покрытия с поверхности стыка, чтобы обнажить яркий материал.
• Убедитесь, что толщина грунтовки ниже максимальной, указанной производителем.

Геометрия соединения

• Избегайте геометрии соединения, которая создает полость.

3. Кратерная труба

Кратерная труба образуется во время окончательного затвердевания сварочной ванны и часто связана с некоторой газовой пористостью.

Этот дефект возникает из-за усадки при затвердевании сварочной ванны. Следовательно, условия, которые преувеличивают изменение объема жидкости в твердом состоянии, будут способствовать его образованию. Гашение сварочной дуги приведет к быстрому затвердеванию сварочной ванны.

При сварке TIG методы автогенной сварки или прекращение подачи сварочной проволоки в сварочную ванну перед гашением сварочной дуги влияют на образование кратера и могут способствовать дефектам трубы.

Как предотвратить образование кратеров?

Несовершенство кратерной трубы можно предотвратить, контролируя скорость гашения сварочной дуги или используя технику сварщика, манипулирующую сварочной дугой и сварочной проволокой

Удаление остановки

• Используйте метку отвода, чтобы обеспечить гашение сварочной дуги за пределами сварного соединения.
• Зашлифуйте кратер остановки сварного шва, прежде чем переходить к следующему электроду или наносить следующий сварочный шов.

Техника сварки

• Последовательно уменьшайте сварочный ток, чтобы уменьшить размер сварочной ванны (используйте функции снижения или заполнения кратера).
• Добавьте наполнитель (tig), чтобы компенсировать усадку сварочной ванны.

Как устранить пористость в сварных швах?

Даже со всеми различными способами предотвращения пористости всегда будет небольшая вероятность ее появления в ваших сварных швах. К счастью, при определенных обстоятельствах пористость можно устранить.

Сначала необходимо определить наличие пористости с помощью пенетранта или магнитопорошковой дефектоскопии, например, рентгенографии или ультразвуковой дефектоскопии (для подповерхностных дефектов). Мелкие поры, особенно в более толстых срезах, трудно обнаружить.

Сама пористость не может быть точно зафиксирована. Скорее, вы можете исправить сварной шов, удалив локальные выемки или зашлифовав его. Однако это только в том случае, если пористость ограничена. Если она обширная, нужно удалить весь шов, заново подготовить стык и сварить согласно технологии сварки.

Какая допустимая пористость сварного шва?

На этот вопрос нет общего здравого и правильного ответа, так как это зависит от ваших строительных норм и правил сварки. При этом Американское общество сварщиков предписывает следующее:диаметр видимой пористости должен составлять 3/8 дюйма (или 9,4 мм) или меньше на любом линейном дюйме сварного шва и быть 3,4 дюйма (или 19 мм) на 12-мм. длина сварного шва в дюймах.

Если вы сомневаетесь, вам нужно проверить свои строительные нормы и правила сварки и повторить сварку.