Порой сварщику приходится собирать конструкцию по чертежам. В документах обозначаются места, где предположительно должны быть сварочные швы. Чтобы правильно все собрать, необходимо знать виды сварных швов и их классификацию, а также научиться варить в нужном пространственном положении. Рассмотрим типы соединений, отличия швов, технику наложения и возможные дефекты.

В этой статье:

  • Что такое сварочное соединение
  • Виды сварочных швов
  • Виды пространственных положений сварных швов
  • Подготовка к свариванию
  • Классификация сварных швов
  • Дефекты швов
  • Требования к сварным швам
  • Что влияет на качество сварного соединения

Что такое сварочное соединение

Сварочное соединение — это неразъемное соединение двух частей, полученное путем плавления кромок. Для усиления и заполнения места стыковки применяется присадочный металл, перемешиваемый с основным. Процесс расплавления ведется:

При РДС сварке образуется шлаковая корочка, которую отбивают специальными молотками. Еще она появляется при электросварке с флюсом. В остальных методах швы сразу чистые и доступны для осмотра.

Один кабель от источника тока выступает массой и подключается к изделию, а второй заканчивается держателем или горелкой и находится в руках у сварщика. За счет температуры дуги до 5000 градусов осуществляется плавка металла и выполнение стыков. Сварочные соединения считаются одними из самых быстрых и прочных, поэтому активно используются на строительстве, изготовлении автомобилей, судов и т. д.

Виды сварочных швов

Согласно ГОСТ 5264-80, существует несколько основных видов сварных швов:

Кроме этого, ГОСТ 16037-80 описывает виды стыковых швов труб. Они могут соединяться стык в стык по прямой линии или с уклоном. В документе прописана технология, когда требуется выполнить соединение с изгибом, ответвлением. За счет полой конструкции внутри трубы такие соединения не схожи с другими и вынесены в отдельную категорию, чтобы сварщик не путался в видах стыковых швов при сборке.

Если свариваемые детали очень узкие, например две арматуры требуется соединить торцами, то такие швы называются торцевые или стыковые. Они отдельно описаны в ГОСТ 14098-2014. Арматуру можно варить так же крест-накрест или внахлест.

Виды пространственных положений сварных швов

Все перечисленные виды сварных швов могут выполняться в следующих пространственных положениях:

Еще бывают горизонтальные швы на вертикальной поверхности. Их сложность состоит в том, что металл больше стекает на нижнюю сторону, а вверху остаются подрезы и непровары. Для качественного выполнения требуется снижать силу тока, а иногда вести шов прерывистой дугой.

Подготовка к свариванию

Чтобы шов был качественным, требуется правильная подготовка сторон к свариванию. Если металл толще 5 мм, выполняется односторонняя разделка кромок с углом 45º. При толщине пластин 10 мм разделка требуется с двух сторон. Без такой подготовки металл не получится проплавить глубоко и соединение будет поверхностным. Исходя из этого виды фасок бывают:

Ржавый металл приводит к нестабильному горению дуги, «плевкам» шлака. Стороны в зоне сварки (минимум по 20 мм от линии соединения) требуется зачистить от ржавчины, следов краски, масла. Если предстоит варить тонкий металл 1-1.5 мм встык, используется медная подложка, предотвращающая прожоги.

Чтобы заготовку не повело при сварке, предварительно выполняются прихватки, причем они должны быть с двух сторон. Это относится ко всем видам соединений.

Классификация сварных швов

Кроме вида соединения и положения шва в пространстве, стыки классифицируются по технике выполнения шва и дополнительным характеристикам.

Положение электрода во время сварочного процесса

Сварку можно вести покрытым электродом, удерживая его относительно плоскости изделия под разными углами:

Движения электрода

Внешний вид шва во многом зависит от движения электрода. На соединениях без зазора обычно никаких колебательных движений не требуется — электрод ведется ровно, обеспечивая мелкую чешую и равномерную ширину. Важно только правильно подобрать скорость, чтобы кромки успевали проплавляться и не прожигался основной металл. Для заполнения широких швов сварщики используют поперечно-колебательные движения в виде:

По конфигурации

Линия стыковки определяет будущую конфигурацию сварного шва, которая возможна:

По степени выпуклости

Степень выпуклости называется катетом сварного шва. Исходя из параметров наложенного валика катет бывает:

Чем больше высота валика, тем прочнее шов и тем сложнее его сломать на излом.

По протяженности

Если требуется повышенная прочность или герметичность соединения, то выполняются сплошные сварочные швы. Это требует больше времени и увеличенного расхода присадочного металла. Когда нагрузки на конструкцию невысокие, допустимы прерывистые швы по 2-3 см длиной. Это обеспечивает целостность изделия, сокращает время на сварку и экономит электроды/проволоку полуавтомата.

По количеству проходов

Для листов металла 2-4 мм достаточно одного прохода, чтобы проварить соединение. Более толстые стороны нуждаются в разделке кромок и нескольких проходах. Такие швы называются двухпроходными, трехпроходными, многопроходными.

По виду сварки

Сварочные соединения возможны при помощи:

Дефекты швов

Основными видами дефектов сварных соединений являются:

Требования к сварным швам

Качество сварных швов оценивается методами неразрушающего и разрушающего контроля. К первым относится ультразвук и просветка швов рентгеном. Такие проверки выполняются на особо ответственных стыках, подвергающихся высоким нагрузкам.

При разрушающем контроле образцы швы проверяют на растяжение, излом, исходя из чего оценивают:

Необходимый уровень каждой характеристики прописывается в чертежах по сварке.

Что влияет на качество сварного соединения

Качество шва зависит от:

Источник видео: FUBAG

Ответы на вопросы: виды сварных соединений и классификация способов сварки
Как варить вертикальные швы покрытыми электродами?
Скрыть Подробнее

При безотрывном методе сварки жидкий металл под действием силы тяжести будет падать вниз. Используйте сварку прерывистой дугой. Накладывайте каждую новую «порцию» металла «полочкой», совершая движение полумесяцем.

Как варить потолочные швы покрытыми электродами?
Скрыть Подробнее

Если стороны сведены плотно, а металл толще 4 мм, можно проварить сплошной шов без отрыва дуги, быстро ведя электрод. При зазоре 2-3 мм, тонком металле, потребуется вести сварку прерывистой дугой, как в случае с «вертикалом».

Чем выполнить разделку кромок?
Скрыть Подробнее

Проще всего сделать V-образную кромку болгаркой и шлифовальным кругом. Для большого объема работы используют фрезеровочный станок, выбирая U-образную фаску.

Что делать, если шов получается сильно пористый?
Скрыть Подробнее

В случае аргонодуговой сварки или полуавтомата, попробуйте добавить/убавить расход газа на редукторе. При сварке на улице закройте место работы от ветра. убедитесь, что зона соединения очищена от ржавчины, краски, масла, грязи. Используйте для очистки щетку по металлу.

Как исправить шов с непроварами, кратерами?
Скрыть Подробнее

Заточенным стержнем электрода выковыряйте шлак из кратеров и непроваренных мест. Добавьте на 10-20 А силу тока и не спеша пройдитесь по дефектным местам сварочной дугой. Затем перекройте все сплошным швом, накладываемым с одинаковой скоростью, чтобы выровнять поверхность.

Если исправить дефекты не получилось, сточите шов шлифовальным кругом болгарки, и наложите его заново.

Как вести непрерывные круговые швы?
Скрыть Подробнее

При сварке фланцев непрерывный шов обеспечивает привлекательный вид и лучшую герметичность. Круговые непрерывные швы на плоской поверхности (приварка патрубка к фланцу) выполняются на вращающемся основании. Кольцевые швы на трубе (соединение двух труб между собой) удобно выполнять, зажав заготовку в патрон токарного станка и медленно прокручивая его.

Безопасность и надежность эксплуатации сооружений и оборудования невозможна без качественного выполнения сварочных работ при стыковке отдельных элементов. Для этого необходим надлежащий контроль качества сварных соединений, проводимый разными методами, с учетом требований ГОСТ, действующих стандартов, технических условий и другой нормативной документации.

Методика контроля

Качество сварных швов проверяют обученные и аттестованные специалисты, получившие квалификацию экспертов по соответствующей методике контроля. На строительных объектах и предприятиях, нуждающихся в регулярной проверке состояния сварных соединений металлоконструкций или оказывающих подобные услуги в качестве подрядчика, созданы подразделения, ответственные за выполнение указанных работ. Применяемые методы контроля сварных соединений делят на две группы: разрушающие и неразрушающие. В большинстве случаев применяют методики, не предполагающие разрушения соединений.

Разрушающие виды контроля сварных соединений актуальны в таких случаях:

  • для проверки пробных образцов, перед выполнением основной сварки элементов;
  • при выпуске массовых изделий – испытывают определенное количество экземпляров из общей партии.

Контроль проводят с применением специализированного оборудования, работа с которым требует от персонала соответствующих квалификационных знаний и навыков. Приборы подвергают периодической поверке на соблюдение установленных допусков погрешностей, согласно действующим законодательным нормам.

Визуальный и измерительный контроль

Для проведения визуального и измерительного контроля не нужно применять специальное оборудование. Достаточно контроля, проведенного экспертом, с использованием элементарных измерительных средств (штангенциркуля, шаблонов, рулетки, щупов, линейки, угольника, лупы и люксметра).

Специалист, осматривающий сварной шов, должен исключить следующие дефекты:

  • нарушение сплошности;
  • неоднородную структуру;
  • трещины;
  • пустоты;
  • поры;
  • свищи;
  • сколы;
  • непроваренные участки;
  • неравномерное сечение;
  • отклонение от геометрии профиля шва.

О присутствии внутренних дефектов можно судить, исходя из характерных внешних признаков. Выявленные дефектные участки измеряют, чтобы проверить соответствие их размеров разрешенным допускам по нормативам. Дополнительно определяют высоту и ширину валика сварного шва. При визуальном осмотре невозможно обеспечить полную объективность. Результаты зависят от зоркости и квалификации эксперта, его опыта и знаний. Отдельные детали можно рассмотреть через лупу. Специалисты также используют компактные фонари, чтобы подсветить необходимые места. Выявленные дефекты отмечают, для их последующего устранения. Если качество некоторых участков вызывает сомнение, требуется дополнительная проверка другими методами контроля.

Капиллярный метод

Эта методика основана на способности некоторых жидких сред проникать внутрь металла сквозь мельчайшие поры, недоступные невооруженному глазу. Работы выполняют с использованием расходных материалов – краски или мела. Этими веществами обрабатывают поверхность, чтобы повысить визуализацию. В применяемую жидкость вводят дополнительные компоненты, окрашивающие состав. Производят вещества для капиллярной методики контроля (пенетранты), обладающие люминесцентными качествами. При попадании света на такой состав, многократно увеличивается яркость отраженного светового потока. Методику можно использовать для проверки качества сварочных швов любых металлов. Результаты оценивают по характеру рисунка после нанесения пенетранта. Чем сильнее окрашена поверхность металла, тем хуже выполнена сварка. Данный метод чаще применяют для проверки материалов, чувствительных к температурным перепадам, за счет большой линейной усадки в процессе остывания.

Проверка герметичности сварных швов

Герметичность сварных швов важна, если речь идет о сосудах, работающих под большим давлением, трубопроводах или гидросистемах. Данная методика получила многочисленные названия.

Этот способ контроля называют:

  • пузырьковым;
  • пневмоиспытанием;
  • течеисканием;
  • гидроиспытанием и пр.

Предусмотрено разделение метода на два вида: пневматический и гидравлический, в зависимости от характера среды, применяемой в ходе проверки. Но в обеих разновидностях применяют единую методику, сходную с капиллярным способом контроля. Разница в том, что в данном случае проверка сварочных швов проводится при подаче газовой или жидкостной смеси под давлением.

Пневматический способ

При данном способе в проверяемую область нагнетают сжатый газ или воздух. На поверхность шва наносят мыльный раствор, с образованием пленки. Раствор приготавливают, при соотношении мыла к воде в пропорции 1 к 4. На несплошности в шве указывают вздувшиеся пузыри.

Предусмотрено применение следующих разновидностей пневматического способа:

  • вакуумной – нанеся мыльный раствор, на другой стороне сварного соединения создают разрежение; используют для выявления сквозных дефектов;
  • погружной – сваренный участок полностью погружают в емкость, наполненную мыльным раствором; наличие дефектов определяют по выделившимся воздушным пузырькам.

Если контрольную операцию проводят на морозе, воду заменяют спиртовым раствором, с незамерзающими свойствами. В качестве газовой среды возможно использование аммиака. Перед испытаниями, участок оборачивают бумагой. На дефекты укажут проступившие красные пятна.

Гидравлический способ

Особенности гидравлического метода основаны на способности жидкой среды создавать давление. Сварной элемент погружают в масло или воду, выдерживая определенный промежуток времени. В процессе погружения, жидкость впитывается через поры внутрь вещества. По ее выделениям, после извлечения детали из раствора, можно определить присутствие внутренних пустот, предварительно обстучав поверхность молотком. Для диагностирования емкостей или трубопроводов, коммуникации наполняют жидкостью под давлением. Методика очень проста, но эффективна. При выявлении дефектных мест, соответствующие участки нужно переварить. Затем проводят повторную проверку.

Магнитная дефектоскопия

Принцип магнитной дефектоскопии – использование способности металла намагничиваться, при воздействии магнитного поля. Учитывая свойства материалов, данный метод контроля сварных швов не подходит для немагнитных сплавов медных, цинковых, латунных и прочих.

Особенности проведения магнитной дефектоскопии:

  1. посредством прибора, сварной шов подвергают воздействию постоянного магнитного поля;
  2. в результате происходит формирование силовых электромагнитных линий, под влиянием которых незначительные частицы материала получают способность к движению, занятию фиксированного положения;
  3. поверхность шва покрывают измельченным металлическим порошком;
  4. при однородной структуре рисунка можно сделать вывод о качественном сварном шве; наличие трещин и шлаковых включений можно определить по искажению полученной картины.

Этот метод проверки эффективен для выявления самых незначительных дефектов. Единственный минус – невозможность идентификации проблемного места, если трещина направлена вдоль силовых линий магнитного поля.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуком можно выявить признаки неоднородной структуры сваренного металла в шве. При наличии пустот, направление прохождения волн изменяется, и созданное излучение не доходит до контрольного прибора. Измеряя полученное отклонение, определяют присутствие и характер дефекта. В зависимости от вида нарушения, фиксируют определенные искажения ультразвукового потока. Для идентификации дефекта, результаты сравнивают с контрольными иллюстрациями. Данный метод используют достаточно часто. В отличие от магнитной дефектоскопии, такая проверка сварных соединений применима для цветных сплавов.

Радиационный метод

Проверка сварных швов радиационным методом контроля требует строгого соблюдения мер безопасности, чтобы исключить нанесение вреда здоровью персонала. Данная методика предполагает выполнение рентгеновского снимка сваренного участка. Для диагностики используют рентген-аппарат, конструкция которого незначительно отличается от устройства, применяемого в учреждениях здравоохранения.

Работы выполняют в такой последовательности:

  1. устанавливают и включают контрольное оборудование;
  2. созданное излучение пронизывает металл; при наличии пустот, рентгеновские лучи изменяют направление, отклоняясь от заданной траектории;
  3. на другой стороне шва, результаты фиксируют на специальную пленку;
  4. характеристики соединения определяют по плотности зафиксированного излучения.

Эта инновационная и прогрессивная методика небезопасна. Для проведения контроля необходимы специальные приборы и расходные материалы. Персонал должен быть обучен работе с оборудованием. Излишне продолжительное пребывание в зоне проведения контроля неблагоприятно отражается на здоровье работника, выполняющего диагностические операции. Выпускают компьютерные приборы, обрабатывающие результаты контроля и выводящие на монитор результаты. Устройство автоматически расшифровывает полученные данные, гарантируя контроль качества сварных швов и соединений с высокой точностью исследования.

Оформление документации

Результаты диагностических операций фиксируют в соответствующем акте или заключениисоставленном экспертом. В документе отражают содержание всех дефектов, приводят детальное описание допущенных нарушений. Форма акта или заключения должна соответствовать требованиям нормативов. Также, бригада дефектоскопистов отмечает результаты контроля в журнале сварки, необходимость ведения которого установлена законодательством для каждого объекта.

Выполненные записи в акте и журнале сопровождают детальными схемами, содержащими эскиз контролируемого соединения с отмеченными дефектами. Это позволяет идентифицировать нарушения, для последующего устранения.

В процессе контроля непосредственно на изделии рядом с каждым дефектом делают соответствующую отметку мелом.

По итогам контроля сварных швов и приемки объекта, формируют комплект документов. Кроме акта и журнала, сюда включают сертификаты на используемые материалы и оборудование, электроды, копии удостоверений сварщиков, экспертов, проводивших исследование качества выполненной сварки. Такие документы – не просто формальность. Надлежащим образом оформленные бумаги тщательно изучают представители государственных контролирующих органов при приемке объектов в эксплуатацию и в случае возможной последующей аварии на принятом объекте. Это позволяет установить причины чрезвычайного происшествия и наказать виновных.

Тщательный контроль качества сварки и сварных соединений особенно важен при изготовлении ответственных металлоконструкций, элементов грузоподъемных кранов, сосудов и трубопроводов, работающих под давлением, другого оборудования повышенной опасности. Поэтому от квалификации и внимательности экспертов во многом зависит дальнейшая безопасность эксплуатации производственных и строительных объектов.