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Arten von Schweißfehlern und Methoden zu deren Beseitigung. Definitionen der wichtigsten Schweißfehler Schweißfehler

Die Zuverlässigkeit der Struktur hängt von der Qualität der durchgeführten Arbeiten ab. Defekte an geschweißten Verbindungselementen sind nicht zulässig, da das Produkt sonst im ungünstigsten Moment ausfallen kann. Fahrlässigkeit bei der Arbeit und geringe Qualifikation des Meisters können zu verschiedenen Problemen führen; Arbeitstechnologien und -geräte müssen gemäß GOSTs eingesetzt werden. Die Werte der Schweißnähte können innerhalb der Toleranz liegen oder im letzteren Fall ist es notwendig, die Arbeit zu wiederholen, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist.

Wenn es während der Arbeit verschiedenen Faktoren ausgesetzt wird, kommt es zu unzulässigen Nahtfehlern. Schweißfehler werden in mehrere Gruppen eingeteilt, deren Toleranzen in GOST ausführlich beschrieben sind:

Äußere Mängel haben eine ungleichmäßige Form der Struktur, eine Folge der Nichteinhaltung der Formationstechnologie.
Gemäß GOST-23055 werden nichtmetallische oder Schlackenablagerungen, mangelnde Verschmelzung und mangelnde Durchdringung von Metallprodukten als interne defekte Teile akzeptiert. Zur Erkennung dieser Fehlerkategorie werden Geräte zur Überwachung der Schweißproduktion eingesetzt.

Die Korrektur erfolgt durch Durchbohren des gesamten Hohlraums, um eine Entstehung zu verhindern, wird der Defekt entfernt und eine neue Verbindung geschweißt.

Hohlräume

Eine beliebige Form, die durch die Einwirkung von Gasen entsteht, wird als Hohlraum bezeichnet. Tritt auf, wenn das Metall schmilzt, der Zyklus des Ausstoßens überschüssiger Gase nicht abgeschlossen ist oder das Schweißbad nicht richtig geformt ist. Diskontinuitäten entstehen in Form von länglichen Hohlräumen; zu dieser Kategorie gehören Krater und Muscheln. Die Hauptart der Schweißablehnung sind Fisteln, die aufgrund folgender Umstände entstehen:

die Plastizität des Metalls entspricht nicht den Anforderungen;
Verfestigungsstrukturen;
ungleichmäßige Erwärmung.

Defekte unterscheiden sich in Form, Tiefe und Lage und können sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Naht liegen. Fisteln haben eine längliche röhrenförmige Form und werden durch Gase verursacht. Die Nichteinhaltung technischer Vorschriften, insbesondere das Vorhandensein von Öl, Oxidation und anderen Verunreinigungen an der Schweißstelle, führt zu einem Konstruktionsfehler.

Ein minderwertiges Werkzeug kann zu irreparablen Schäden führen, ebenso wie der Einsatz von Hilfsstoffen in Form von Flussmitteln. Eine erhöhte Produktionsgeschwindigkeit und ein nicht standardmäßiger Schutzgasfluss wirken sich negativ auf die Eigenschaften der Naht aus. Poren entstehen durch die Verwendung fehlerhafter Werkzeuge, Drähte oder einen übermäßig belüfteten Raum.

Wenn der Lichtbogen bricht oder der letzte Abschnitt falsch ausgeführt wird, bilden sich Krater. Das Aussehen wird durch die Art des Trichters bestimmt, der bei der Erkennung geschweißt werden muss. Moderne Schweißgeräte können die Diskrepanz beseitigen, indem sie den Strom am Ende der Verbindung reduzieren.

Feste Einschlüsse

Fremdstoffe jeglicher Herkunft stellen im Schweißprozess ein ernstes Problem dar. Die Hauptfehler sind hohe Schweißgeschwindigkeit, geringer Strom und schmutzige Kanten. Schweißfehler werden verursacht durch:

Flussmittelrückstände;
Schlacken- oder Oxideinschlüsse.

Oxide entstehen durch mangelnde Metallentfernung und chemische Einwirkung. Wenn die Technologie befolgt wird, schwimmt die Schlacke an die Oberfläche, verbleibt jedoch in manchen Situationen in der Naht. Schutzgase schaffen eine Umgebung, in der es unmöglich ist, einen Fremdkörper einzuschließen. Metallische Einschlüsse können gefährlich sein, weil... haben Abmessungen von bis zu mehreren zehn Millimetern.

Die Bedingungen für das Auftreten hängen von der Art der Formation ab:

uneinig;
linear;
andere Ausbildung.

Der Bereich von Schweißarbeiten, in denen der Gehalt an Schlackenzusätzen überschritten wird, wird aufgeschlossen. Bei der Herstellung mehrschichtiger Produkte treten häufig Einschlüsse an der Verbindung einer statischen und einer hinzugefügten Naht auf.

Mangelnde Fusion und mangelnde Durchdringung

Die fehlende Verbindung des Grundmetalls oder zwischen einzelnen Elementen wird als Nichtfusion bezeichnet. Sie werden in oberflächliche unterschieden, die zwischen den Gabeln bestehen und sich an der Basis der Naht befinden. Die Hauptgründe für die Nichtfusion werden ermittelt:

erhöhte Bogenlänge;
unzureichende Kantenreinigung;
reduzierter Schweißstrom;
erhöhte Schweißgeschwindigkeit.

Das Vorliegen eines Fehlers bei statischen Verbindungen kann durch zusätzliches Schweißen ausgeglichen werden. Infolgedessen nimmt die Festigkeit ab und es kommt zu Spannungskonzentrationen in der Nichtfusionszone.

Eine unzureichende Verschmelzung der Verbindung während der Schweißzone wird als mangelnde Verschmelzung bezeichnet. Die Hauptgründe sind Rost-, Oxidations-, Zunderrückstände und andere schädliche Einflüsse. Durch die Abnahme der Konzentration steigt die Möglichkeit von Spannungen, die sich negativ auf die Gesamtstruktur auswirken. Bei Abweichungen von den Toleranzen werden Bereiche mit unverschweißter Naht bis auf den Grund gereinigt und der Schweißvorgang wiederholt.

Eine Abweichung von den vorgegebenen Parametern der Form der Schweißoberfläche und des geometrischen Zustands der Verbindung wird durch eine Verletzung der Form verursacht.

Es gibt verschiedene Störungen, die jeweils aufgrund bestimmter Erkrankungen auftreten.

Hinterschneidungen – entlang der Kanten der Schweißnaht entsteht bei Längspositionierung ein Defekt in Form von Vertiefungen. Es entsteht häufig bei erhöhter Schweißgeschwindigkeit, wodurch das Schweißbad schneller als erwartet aushärtet. Der vergrößerte Lichtbogenabstand fördert die Verteilung der Schweißnahtbreite über das Metall, weil Bei diesem Schema bleibt die Wärmeübertragung des Lichtbogens auf dem gleichen Niveau, die Leistung reicht nicht aus, um den gesamten Metallhohlraum zu schmelzen.
Überschüssiges abgelagertes Material auf der Innenseite der Schweißnaht ist ein übermäßiges Eindringen. Bei linearen Verschiebungsfehlern handelt es sich um einen Zustand, bei dem sich die zu verbindenden Teile auf unterschiedlichen Ebenen befinden und zwischen den Verbindungsstellen ein Höhenunterschied besteht. Es gibt einen Winkelfehlertyp, wenn der Winkel asymmetrisch zum Stoßelement ist.
Overlay ist eine überschüssige Materialmenge, die beim Fügen einer Naht entsteht. Der Defekt entsteht durch einen zu langen Lichtbogen, eine falsche Neigung der Elektrode oder einen erhöhten Schweißstrom.
Ein Durchbrand ist ein Durchgangsloch, das durch das Austreten der Metallkomponente des Schweißbades entsteht. Defekte entstehen durch die Verwendung eines hohen Stroms bei geringer Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode, eine schlechte Auskleidung oder einen falschen Kantenabstand.

Es gibt auch andere Probleme, die mit der Form verbunden sind, beispielsweise konkave Kanten der Naht, die sich auf der Wurzelseite der Verbindung bilden. Weitere Nichtkonformitäten sind Oberflächenabrieb, unbeabsichtigte Lichtbögen, Metallspritzer und andere.

Erkennungs- und Kontrollmethoden

Eine hochwertige Naht verfügt über entsprechende Markierungen. In großen Unternehmen markiert jeder Spezialist den verbundenen Bereich mit einer bestimmten Markierung. Zur Fehlererkennung kommen folgende Methoden zum Einsatz:

Visuelle Inspektion;
Erkennung von Farbfehlern;
Ultraschallverfahren zur Identifizierung fehlerhafter Bereiche;
Strahlung;
magnetische Methode.

Nach Feststellung eines Mangels entscheidet ein Mitarbeiter der Qualitätsabteilung über das weitere Schicksal des Teils und schickt es in den meisten Fällen zur Revision. Durch mechanische Einwirkung wird das Durchhängen mit einem Schleifwerkzeug entfernt. Das Schweißen dient zur Fehlererkennung großer Risse, wobei die verbleibende Schweißstelle zuvor gereinigt wird.

Beim Schweißen verschiedener Metallkonstruktionen ist die Qualität der darauf hergestellten Schweißverbindungen besonders wichtig.

Neben den mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit von Schweißverbindungen sind die Fehlerfreiheit der Schweißnaht, der Schmelzzone und der Wärmeeinflusszone die wichtigsten Faktoren für die Leistungsfähigkeit von Schweißkonstruktionen.

Defekte an Schweißverbindungen beim Schmelzschweißen werden unterteilt in:

Mängel in der Vorbereitung und Montage;

Nahtformfehler;

Mängel in der Metallstruktur von Schweißverbindungen (außen und innen).

Mängel bei der Vorbereitung und Montage werden am häufigsten verursacht durch:

Verstöße gegen die Geometrie der Abschrägung der Nahtkanten;

Inkonsistenz des Spalts zwischen den Kanten entlang der Länge der verbundenen Elemente;

Nichtübereinstimmung der Ebenen der verbundenen Teile.

Fehler in der Nahtform (Hinterschnitte, Durchbiegungen, Brandstellen, Schrumpfrillen etc.) sind in erster Linie zurückzuführen auf:

Ungleichmäßige Nahtbreite entsteht, wenn die Elektrodenbewegungstechnik verletzt wird;

Unebenheiten des Kantenspalts während der Montage, Unebenheiten der Konvexitäten entlang der Nahtlänge, lokale Verdickungen und Vertiefungen (hauptsächlich hängen sie von der unbefriedigenden Qualität der Elektroden beim manuellen Schweißen und der Instabilität der Maschinenmechanik beim automatischen Schweißen ab).

Für Studierende der Schweißfachrichtungen ist es notwendig, die charakteristischen Arten von Mängeln (äußere und innere), die Gründe für ihre Entstehung sowie Methoden zur Vorbeugung und Beseitigung genau zu kennen; der Einfluss verschiedener Fehler auf die Eigenschaften der Schweißverbindung.

Die bereitgestellten Abbildungen (Diagramme und Fotos) von Mängeln ermöglichen es Ihnen, schnell und zuverlässig die Art des Mangels visuell zu erkennen, die Ursachen für sein Auftreten zu ermitteln und zeitnah Maßnahmen zu seiner Beseitigung zu ergreifen.

Schmelzschweißfehler werden nach ihrer Lage in Oberflächen-, Innen- und Durchgangsfehler eingeteilt.

Zu den Oberflächenfehlern zählen:

- mangelnde Durchdringung an der Nahtwurzel;

Hinterschneidungen; Spannungsspitzen;

Krater; Untertreibung (Schwächung) der Nahtvorderfläche;

Konkavität der Nahtwurzel;

Verschiebung von Schweißkanten;

Ein scharfer Übergang von der Naht zum Grundmetall (falsche Schweißverbindung);

Metallspritzer; Oberflächenoxidation; Oberflächenrisse.

Zu den inneren Mängeln zählen:

Poren; Einschlüsse;

Oxidfilme;

Interne Risse;

Fehlende Durchdringung entlang der Kante mit dem Grundmetall und zwischen einzelnen Schichten;

Zu den Durchgangsfehlern zählen Risse und Verbrennungen.

Zu den Fehlern beim Schmelzschweißen gehören neben Fehlern – Diskontinuitäten – auch: Verzerrung der Verbindungsform im Zusammenhang mit der Verformung und Nichteinhaltung der geometrischen Abmessungen der Schweißnaht oder der Punkte mit den durch die NTD (normativ und technisch) festgelegten Werten Dokumentation).

GOST 30242-97 bietet eine Klassifizierung, Bezeichnung und kurze Beschreibung von Mängeln in Schweißverbindungen, eine dreistellige numerische Bezeichnung von Mängeln und eine vierstellige Bezeichnung ihrer Sorten, eine Buchstabenbezeichnung von Mängeln sowie die Bezeichnung von Mängeln in Russisch und Englisch und Französisch, erläuternder Text, Zeichnungen, die die Definitionen ergänzen.

Bei der Auswahl von Methoden und Mitteln zur Überwachung von Schweißverbindungen ist ein klares Verständnis der Art der Mängel und der Gründe für ihr Auftreten erforderlich. Die typischsten Fehler, die beim Schmelzschweißen auftreten, sind in der Tabelle aufgeführt. 21.1.

Tabelle 21.1. Fehler, die beim Schmelzschweißen auftreten

Mängel	Definition des Mangels (GOST 2601-84)	Gründe für die Entstehung von Mängeln	Merkmale des Defekts und Methoden zur Korrektur und Beseitigung seiner Entstehung

Mangelnde Durchdringung: - an der Nahtwurzel; - zwischen einzelnen Schichten; - entlang der Kante mit dem Grundmetall (BM).	Ein Defekt in Form einer lokalen mangelnden Verschmelzung aufgrund einer unvollständigen Verschmelzung der Schweißkanten oder Oberflächen zuvor hergestellter Sicken.	- geringer Wärmeeintrag; - ungenügende Oberflächenvorbereitung; - falsche Schnittform; - große Mattheit; - kleine Lücken; - Elektrodenverschiebung; - mangelhafte Reinigung der Naht nach Abschluss des Durchgangs.	Am häufigsten beim Schweißen von Aluminiumlegierungen und Unterpulverschweißen. Sie sind Stresskonzentratoren. In Umfangsschweißnähten von Rohrleitungen schwer zu erkennen. Korrektur – Entfernung des Nahtwurzelteils mit anschließendem Schweißen in einem oder mehreren Durchgängen.
Verbrennungen: - Single; - erweitert; - diskret	Ein Defekt in Form eines Durchgangslochs, der auf ein Auslaufen des Schweißbades zurückzuführen ist	- hoher Wärmeeintrag; - erhöhte Clearance; leichte Mattheit; - große Kantenverschiebung; - Kantenverzug und deren Ablösung von der Auskleidung beim Schweißen	Unzulässiger Mangel. Kann durch mechanische Probenahme (mit Fräsern) und anschließendes Schweißen in vertikaler Position beseitigt werden.

Fortsetzung von Tabelle 21.1.


Krater	Defekte in Form einer trichterförmigen Vertiefung, die durch einen plötzlichen Schweißstopp oder ein schnelles Abschalten des Schweißstroms entstehen	- Das Schweißgerät verfügt nicht über die Funktion „Kraterfüllung“ oder ist ausgeschaltet. Geringe Qualifikation des Schweißers, Verletzung der Schweißtechnik.	Schwächung des Abschnitts. Begleitet von Schrumpfung und Schwundrissen. Spannungskonzentrator. Korrektur – Entfernung des defekten Bereichs und Schweißen. Beim automatischen Schweißen werden technologische Streifen verwendet, um den Krater zu entfernen oder den Strom sanft abzuschalten
Durchhängen einer Schweißverbindung	Ein Defekt in Form eines Austretens von flüssigem Metall auf die Oberfläche der Hauptwalze oder einer zuvor hergestellten Walze ohne Verschmelzung mit dieser.	- hoher Strom; - hohe Schweißgeschwindigkeit; - langer Lichtbogen (Hochspannung); - Elektrodenverschiebung; - hohe Vorschubgeschwindigkeit des Zusatzdrahtes; - Neigung der Elektrode (falsche Führung).	Sie entsteht auf der Vorderseite der Verbindung oder auf der Rückseite durch mangelhafte Anpressung an die Auskleidung und in der Regel beim Schweißen in horizontaler und vertikaler Lage sowie bergab und bergauf. Spannungskonzentrator. Durch mechanische Behandlung korrigiert.
Hinterschneidungen der Schweißzone: - einseitig; - beidseitig	Defekte in Form einer ausgedehnten Vertiefung entlang der Schmelzlinie des Grundmetalls und der Schweißnaht.	- hoher Strom; - hohe Geschwindigkeit; - langer Bogen; - Neigung der Elektrode (falsche Führung). - Geringe Qualifikation des Schweißers, Verletzung der Schweißtechnik.	Sie tritt in der Regel beim Schweißen mit konzentrierten Quellen im Tiefschweißmodus sowie beim Schweißen von Kehlnähten auf. Spannungskonzentrator. Schwächung des Abschnitts. Korrektur – mechanisches Abisolieren und Schweißen mit einer „Faden“-Naht über die gesamte Länge des Hinterschnitts.

Fortsetzung von Tabelle 21.1.


Unebene Schnittstelle der Schweißnaht zum OM	Ein Defekt in Form eines scharfen Übergangs der Schweißoberfläche zum Grundmetall.	- Nichteinhaltung der Schweißtechnik; - Hohe Vorschubgeschwindigkeit des Zusatzdrahtes.	Spannungskonzentrator. Tritt auf, wenn die Höhe der äußeren Nahtverstärkung zu groß ist. Korrektur - mechanische Bearbeitung.
Metallspritzer	Ein Defekt in Form von erstarrten Tropfen flüssigen Elektrodenmetalls auf der Oberfläche einer Schweißverbindung.	- Nichteinhaltung der Schweißtechniken und -modi; - langer Bogen; - unbeheizte oder minderwertige Elektroden.	Tritt beim Schweißen mit dick umhüllten Elektroden, beim MT-Schweißen in CO 2 und beim Elektronenstrahlschweißen mit tiefem Einbrand auf. Korrektur – mechanische Reinigung.
Konkavität der Nahtwurzel	Ein Defekt in Form einer Vertiefung auf der Rückseite einer einseitigen Schweißnaht.	- unsachgemäße Vorbereitung und Montage der Kanten zum Schweißen; - Nichteinhaltung der Schweißtechnik.	Tritt beim Schweißen von Stumpf- und Kehlnähten in Überkopfposition auf. Schwächung des Nahtbereichs. Korrektur - Schweißen von der Seite der geschwächten Naht.
Absenken der Naht	Defekt in Form einer durchhängenden Schweißnaht.	- große Lücke; - großer Schnittwinkel; - Nichteinhaltung der Schweißtechnik.	Tritt bei hoher Wärmeeinbringung beim Schweißen auf; Korrektur: Schweißen mit weicheren Einstellungen.
Versatz der Schweißkanten	Ein Mangel in Form einer Höhenabweichung der Schweißkanten aufgrund einer mangelhaften Montage der Schweißverbindung.	- Verstoß gegen die Montagetechnik; - Eine Betriebskontrolle wurde nicht durchgeführt.	Es tritt normalerweise beim Schweißen von Stumpfverbindungen auf. Spannungskonzentrator. Korrektur – Schweißen, um einen reibungslosen Übergang zum Grundmetall zu gewährleisten.

Fortsetzung von Tabelle 21.1.


Schweißfistel	Ein Defekt in Form einer blinden Vertiefung in der Schweißnaht.	- unedles Metall von geringer Qualität; - Verletzung des Schweißbadschutzes.	Begleitet Poren und Risse, die an die Oberfläche treten. Am häufigsten treten sie beim MT-Schweißen in CO auf. Korrektur: Schneiden und dann kochen.
Oberflächenoxidation einer Schweißverbindung	Ein Defekt in Form eines Oxidfilms mit unterschiedlichen Anlauffarben auf der Oberfläche der Schweißverbindung.	- geringer Schutzgasverbrauch; - Vorhandensein von Verunreinigungen im Schutzgas; - Verschmutzung der Düsenoberfläche; - falsch gewählter Düsendurchmesser und sein Abstand von der Metalloberfläche; - Fehlen zusätzlicher Schutzvisiere.	Tritt beim Schweißen von hochlegierten Stählen und Aktivmetallen auf. Korrektur - mechanische Reinigung und chemische Behandlung der Oberfläche der Schweißverbindung.
Risse: - oberflächlich; - intern; - Ende zu Ende; - längs; - quer; - verzweigt.	Ein Defekt in Form eines Bruchs im Volumen der Schweißnaht oder entlang der Schmelzlinie mit dem Grundmetall. Sie können in die Wärmeeinflusszone gelangen.	- starres Design des Produkts; - Einschweißen in starr befestigte Vorrichtungen; - lange Zeit zwischen Schweißen und Wärmebehandlung; - hohe Abkühlgeschwindigkeit; - Fehler in der Konstruktion der Schweißnaht (eng beieinander liegende Naben); - Verstoß gegen die Technologie (Heiztemperatur, Reihenfolge der Nähte); - Verletzung des Schutzes; - minderwertiges Basismetall (BM).	Der gefährlichste und inakzeptabelste Mangel. Die Lösung besteht darin, die Enden des Risses vorzubohren. Extraktion des Risses bis zur vollen Tiefe, Sicherstellung der notwendigen Vorbereitung der Kanten (Nuten), gefolgt von Schweißen in einem oder mehreren Arbeitsgängen. Nach der Korrektur ist eine zerstörungsfreie Prüfung der reparierten Stelle erforderlich.

Ende der Tabelle 21.1.


Poren der Schweißnaht: -einzeln; - geistesabwesend; -Cluster; -Kette.	Ein Schweißfehler in Form eines mit Gas gefüllten runden oder länglichen Hohlraums.	- Nassflussmittel; - feuchte Elektroden; - mangelhafte Vorbereitung der Schweißkanten und der Oberfläche des Schweißdrahtes; - vergrößerter Elektrodendurchmesser; - langer Bogen; - erhöhte Schweißgeschwindigkeit; - minderwertiger Schutz; - minderwertiges Basismetall.	Sie entsteht in der Regel beim Schweißen von Aluminium- und Titanlegierungen, bei tiefen Stumpfnähten, wenn die Entgasung schwierig ist. Schwächung des Abschnitts. Reduzierte Dichtheit. Korrektur – einzelne akzeptable Poren bleiben übrig; in allen anderen Fällen wird der defekte Bereich zu einem hochwertigen OM ausgewählt und anschließend in einem oder mehreren Durchgängen geschweißt.
Einschlüsse: - Schlacke; - Oxid; - Nitrid; - Wolfram.	Fehler in Form von nichtmetallischen Partikeln oder Fremdmetallen im Schweißgut.	- schlechte Oberflächenvorbereitung; - unedles Metall von geringer Qualität; - Verstoß gegen die Schweißtechnik; - Verletzung des Schutzes.	Sie haben eine kugelförmige oder längliche Form und sind ebenfalls schichtförmig angeordnet. Spannungskonzentratoren. Korrektur – Ausbau mit anschließendem Schweißen.

Gemäß dieser Norm werden Fehler in sechs Gruppen eingeteilt, hauptsächlich nach ihrer Form und Lage in der Schweißverbindung (Tabelle 21.2):

1. Risse;

3. feste Einschlüsse;

4. mangelnde Fusion und mangelnde Durchdringung;

5. Verletzung der Nahtform;

6. Sonstige Mängel.

Tabelle 21.2. Arten von Mängeln (gemäß GOST 30242-97)

Fortsetzung von Tabelle 21.2.


Mikroriss	Ein Riss mit mikroskopischen Abmessungen, der mit physikalischen Methoden bei mindestens 50-facher Vergrößerung erkannt wird.
Längsriss	Ein Riss, der parallel zur Achse der Schweißnaht verläuft. Es kann sich im Schweißgut, an der Schmelzgrenze, in der Wärmeeinflusszone oder im Grundwerkstoff befinden.
Querriss	Ein Riss, der quer zur Achse der Schweißnaht verläuft. Es kann sich im Schweißgut, in der Wärmeeinflusszone oder im Grundwerkstoff befinden.
Radiale Risse	Risse, die von einem Punkt ausgehen. Sie können im Schweißgut, in der Wärmeeinflusszone oder im Grundwerkstoff liegen.
Riss im Krater	Ein Riss im Schweißkrater, der längs, quer oder sternförmig sein kann.
Separate Risse	Eine Gruppe von Rissen, die sich im Schweißgut, in der Wärmeeinflusszone, im Grundwerkstoff befinden können.
Verzweigte Risse	Eine Gruppe von Rissen, die aus einem einzelnen Riss entstehen. Sie können im Schweißgut, in der Wärmeeinflusszone oder im Grundwerkstoff liegen.
Gruppe 2. Poren
Gashohlraum	Ein Hohlraum beliebiger Form, der durch in geschmolzenem Metall eingeschlossene Gase gebildet wird und keine Ecken aufweist.
Gaszeit	Der Gashohlraum ist normalerweise kugelförmig
Gleichmäßig verteilte Porosität	Eine Gruppe von Gasporen, die gleichmäßig im Schweißgut verteilt sind. Sollte von einer Porenkette unterschieden werden.
Porenansammlung	Eine Gruppe von Gashohlräumen (mehr als zwei), die in einem Cluster mit einem Abstand zwischen ihnen von weniger als drei Maximalgrößen des größeren Hohlraums angeordnet sind.
Kette von Poren	Eine Reihe von Gasporen, die in einer Linie angeordnet sind, normalerweise parallel zur Achse der Schweißnaht, mit einem Abstand zwischen ihnen, der weniger als das Dreifache der maximalen Größe der größeren Pore beträgt.
Länglicher Hohlraum	Eine Diskontinuität, die sich entlang der Schweißnahtachse erstreckt. Die Länge der Diskontinuität beträgt mindestens das Doppelte ihrer Höhe
Fistel	Ein röhrenförmiger Hohlraum im Schweißgut, der durch die Freisetzung von Gas entsteht. Form und Lage der Fistel werden durch den Härtungsmodus und die Gasquelle bestimmt. Typischerweise sind Fisteln in Clustern gruppiert und in einem Fischgrätenmuster verteilt.
Oberflächliche Pore	Eine Gaspore, die die Kontinuität der Schweißoberfläche stört.
Schrumpfschale	Durch die Schrumpfung beim Aushärten bildete sich ein Hohlraum.
Krater	Ein Schrumpfloch am Ende einer Schweißnaht, das vor oder während nachfolgender Durchgänge nicht abgedichtet wird.

Fortsetzung von Tabelle 21.2.


Gruppe 3. Feste Einschlüsse
Solide Inklusion	Feste Fremdstoffe metallischen oder nichtmetallischen Ursprungs im Schweißgut.
Schlackeneinschluss	Im Schweißgut eingeschlossene Schlacke. Abhängig von den Entstehungsbedingungen können solche Einschlüsse linear oder unzusammenhängend sein.
Flussmitteleinschluss	Im Schweißgut eingeschlossenes Flussmittel. Abhängig von den Bildungsbedingungen können solche Einschlüsse linear, unzusammenhängend oder anders sein.
Oxideinschluss	Metalloxid, das während der Erstarrung in das Schweißgut eingebracht wird.
Metalleinschluss	Ein im Schweißgut eingebetteter Fremdmetallpartikel. Es gibt Partikel aus Wolfram, Kupfer oder einem anderen Metall.
Gruppe 4. Mangelnde Fusion und mangelnde Durchdringung
Nichtfusion	Fehlende Verbindung zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff oder zwischen einzelnen Schweißnähten.
Mangelnde Penetration (unvollständige Penetration)	Versagen der Verschmelzung des Grundmetalls über die gesamte Länge der Schweißnaht oder in einem Abschnitt, da das geschmolzene Metall nicht in die Verbindungswurzel eindringen kann (fehlende Verschmelzung an der Schweißnahtwurzel).
Gruppe 5. Verletzung der Nahtform
Formverstoß	Abweichung der Form der Außenflächen der Schweißnaht oder der Geometrie der Verbindung von dem in der technischen Dokumentation festgelegten Wert.
Durchgehender Unterschnitt	Eine lange Längsvertiefung auf der Außenfläche der Schweißraupe entlang ihrer Kanten, die beim Schweißen entsteht.
Schrumpfnut	Hinterschnitt von der Wurzelseite einer einseitigen Schweißnaht, verursacht durch Schrumpfung entlang der Schweißgrenze.
Übermäßige Konvexität der Stumpfnaht	Überschüssiges abgelagertes Metall auf der Oberfläche der Stumpfschweißnaht, das den angegebenen Wert übersteigt. Ist ein Stresskonzentrator.
Übermäßige Konvexität der Kehlnaht	Überschüssiges abgeschiedenes Metall auf der Vorderseite einer Kehlnaht (über die gesamte Länge oder in einem Abschnitt) über dem angegebenen Wert.
Übermäßige Penetration	Überschüssiges abgelagertes Metall auf der Rückseite der Stumpfnaht, das den angegebenen Wert überschreitet.
Lokaler Überschuss	Lokale Übereindringung über den festgelegten Wert hinaus.
Falsches Schweißprofil	Abweichung der Nahtmaße von den angegebenen Werten der technischen Dokumentation.
Zustrom	Überschüssiges Schweißgut, das auf die Oberfläche des Grundmetalls geflossen ist, aber nicht mit diesem verschmolzen ist.
Lineare Verschiebung	Ein Versatz zwischen zwei geschweißten Elementen, bei denen ihre Oberflächen parallel sind, aber nicht auf dem erforderlichen Niveau.

Ende der Tabelle 21.2.


Winkelversatz	Verschiebung zwischen zwei zu verschweißenden Elementen, bei denen ihre Oberflächen in einem anderen als dem angegebenen Winkel liegen.
Natek	Schweißgut, das sich aufgrund der Schwerkraft abgesetzt hat und keine Verbindung mit der zu verbindenden Oberfläche eingeht.
Durchbrennen	Der Metallfluss aus dem Schweißbad, der zur Bildung eines Durchgangslochs in der Schweißnaht führt.
Unvollständige Kantenrille	Eine durchgehende oder unterbrochene Längsrille auf der Oberfläche einer Schweißnaht, die darauf zurückzuführen ist, dass nicht genügend Füllmaterial die erforderliche Querschnittsfläche ausfüllt.
Übermäßige Asymmetrie der Kehlnaht	Überschreitung der Größe eines Beins gegenüber dem anderen.
Ungleichmäßige Nahtbreite	Abweichung Ungleichmäßige Breite der Naht in ihren verschiedenen Abschnitten, die von den in der technischen Dokumentation angegebenen Werten abweicht. aus
Unebene Oberfläche	Grobe Unebenheiten in der Form der Nahtverstärkungsfläche entlang ihrer Länge.
Konkavität der Nahtwurzel	Eine flache Rille auf der Wurzelseite einer einseitigen Schweißnaht, die durch die Schrumpfung des Metalls des Schweißbades während seiner Kristallisation entsteht.
Porosität an der Schweißnahtwurzel	Das Vorhandensein von Poren an der Schweißnahtwurzel aufgrund der Blasenbildung während der Erstarrung des Metalls.
Wiederaufnahme	Lokale Oberflächenrauheit an der Stelle, an der mit dem Schweißen fortgefahren wird.
Gruppe 6. Sonstige Mängel
Sonstige Mängel	Alle Mängel, die nicht in die Gruppen 1-5 eingeordnet werden können.
Zufälliger Lichtbogen (Brandstiftung)	Lokale Schäden an der Oberfläche des Grundmetalls neben der Schweißnaht, die durch versehentliches Zünden oder Abbrennen des Lichtbogens entstehen.
Metallspritzer	Beim Schweißen bilden sich Schweiß- oder Füllmetalltropfen, die an der Metalloberfläche haften bleiben.
Oberflächenabschürfungen (Risse)	Oberflächenschäden, die durch das Entfernen einer vorübergehend geschweißten Vorrichtung (Prozessleisten, Klammern usw.) verursacht wurden.
Metallverdünnung	Reduzieren der Dicke des Metalls auf einen Wert, der unter dem zulässigen Wert liegt, während es bearbeitet wird oder einer korrosiven Umgebung ausgesetzt wird.

Risse. Arten von Rissen

Risse gehören zu den gefährlichsten Mängeln und gelten gemäß allen behördlichen und technischen Dokumenten an Schweißverbindungen als unzulässiger Mangel.

Ein Riss ist eine Unterbrechung einer Schweißverbindung in Form einer Lücke in der Schweißnaht oder angrenzenden Zonen.

Risse gemäß GOST 30242-97 werden entsprechend ihrer Ausrichtung zur Naht unterteilt in:

Längsrichtung, parallel zur Schweißnahtachse ausgerichtet und im Metall der Schweißnaht, an der Schmelzgrenze, in der Wärmeeinflusszone und im Grundmetall gelegen (Abb. 21.1 und 21.2);

Quer, quer zur Schweißnahtachse ausgerichtet und im Metall der Schweißnaht, in der Wärmeeinflusszone, im Grundmetall angeordnet;

Radial – von einem Punkt radial divergierend und im Metall der Schweißnaht, in der Wärmeeinflusszone, im Grundmetall gelegen.

Basierend auf der Temperatur, bei der sich Risse bilden, gibt es folgende Arten:

Heiß, im Temperaturbereich der Kristallisation von flüssigem Metall auftretend;

Kälte, die bei Temperaturen unterhalb des Kristallisationsbereichs des Metalls auftritt;

Risse erneut erhitzen.

Reis. 21.1. Längs- und Querrisse im Schweißgut

Reis. 21.2. Lage von Rissen entlang des Schweißnahtquerschnitts beim Elektroschlackeschweißen:

A– entlang der Nahtachse; B– zwischen den Zweigen säulenförmiger Kristalle

Reis. 21.3. Risse im Nahtbruch: A– bis zur Nahtoberfläche reichend; B– nicht bis zur Nahtoberfläche reichen

Reis. 21.4. Lage von Rissen entlang des Schweißnahtquerschnitts (Lichtbogenschweißen): A– Risse, die nicht bis zur Nahtoberfläche reichen; B– Risse, die bis zur Nahtoberfläche reichen

Heutzutage wird Schweißen überall eingesetzt, um verschiedene Metallteile zu verbinden. Es wird sowohl in der Industrie als auch in Privathaushalten erfolgreich eingesetzt. nennt man dauerhafte Verbindung von Teilen durch Schweißen. Dadurch entstehen verschiedene Bereiche, die sich durch bestimmte Eigenschaften auszeichnen. Es hängt alles vom Grad der Erwärmung ab. Sie können sich in ihren physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Die Hauptmängel von Schweißverbindungen sind seit langem bekannt. Sie sollten bei der Arbeit vermieden werden.

Schweißen wird zum Verbinden von Metallteilen in der Industrie und im Haushalt eingesetzt.

Eigenschaften und Arten von Schweißverbindungen

Bevor wir über Mängel an Schweißverbindungen sprechen, lohnt es sich, näher auf deren Haupttypen und Eigenschaften einzugehen. Das Prinzip des Schweißens ist recht einfach. Das geschmolzene Metall bildet eine Naht, die kristallisiert. Das teilweise geschmolzene Material bildet die Schmelzzone. In der Nähe dieser Zone bildet sich eine Zone, in der das erhitzte Metall einer zusätzlichen Belastung ausgesetzt ist. Sie wird als Wärmeeinflusszone bezeichnet. Danach kommt das Grundmetall. Seine Struktur und Eigenschaften verändern sich während der Arbeit in keiner Weise.

Klassifizierung von Schweißnähten nach Position im Raum.

Es gibt verschiedene Haupttypen von Schweißverbindungen. Die häufigsten davon sind Stoß, Überlappung, Abschlag und Ecke. Sie alle unterscheiden sich in der Installation der Grundmaterialien und der Lage der Naht. Die Qualität der Naht wird von vielen verschiedenen Faktoren direkt beeinflusst. Es können sowohl innere als auch äußere Mängel entstehen. Die Qualität der Nähte wird direkt vom Verschmutzungsgrad der zu verbindenden Metalle beeinflusst.

Hier können verschiedenste Oxide, Fettfilme usw. vorhanden sein. Deshalb müssen die zu verschweißenden Flächen vor der Arbeit gereinigt werden. Während des Prozesses ist es übrigens notwendig, die an der Oberfläche gebildeten Oxide zu bekämpfen. In jedem Fall hängt die Festigkeit der endgültigen Verbindung direkt von der Fehlerfreiheit ab. Die Naht kann manchmal genau die gleiche Festigkeit wie das Grundmaterial haben, was jedoch recht schwierig zu erreichen ist.

Über Mängel an Schweißverbindungen

Wie bereits erwähnt, können Mängel an Schweißverbindungen sehr unterschiedlicher Natur sein. Sie müssen während des Arbeitsprozesses im Gedächtnis behalten werden. Wenn jemand über umfassende Kenntnisse verfügt, ist er in der Lage, Teile mit perfekten Nähten zu schweißen. Genau das sollten wir anstreben.

Tabelle der wichtigsten Arten von Schweißverbindungen.

Unterbieten Dies ist eine der Arten von Fehlern bei Schweißverbindungen. Es handelt sich um eine Rille, die an der Verschmelzungsstelle des Grundmetalls und der Schweißnaht entsteht. Am häufigsten treten solche Fehler auf, wenn große Schweißbäder vorhanden sind. Dies bedeutet, dass durch die Verwendung hoher Stromwerte eine große Menge Metall geschmolzen wird.
Schweben. Dieser Fehler ist durch ein Austreten des Schweißmaterials auf das Grundmetall gekennzeichnet. Ein sehr unangenehmer Nachteil.
Mangelnde Durchdringung. Ein solcher Defekt an Schweißverbindungen kann dann auftreten, wenn an den Verbindungsstellen von Bauteilen eine unzureichende Schmelzung des Grundmetalls auftritt. Dieser Ort ist am häufigsten mit Schlacke gefüllt, die aufgrund ihrer Struktur Porosität und Hohlräume in den Nähten bildet. Es ist inakzeptabel. Das Design verliert sofort seine Eigenschaften. Beim Lichtbogenschweißen kann es aufgrund unzureichender Stromstärke zu einer mangelhaften Schweißung kommen. Dies ist einer der gefährlichsten Mängel. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass sich an dieser Stelle im späteren Betrieb des Bauwerks zusätzliche Spannungen zu bilden beginnen. Dies führt sehr oft zu seiner schnellen Zerstörung. Sie können diesen Defekt beseitigen. Hierzu wird die mangelnde Durchdringung festgestellt und anschließend an schwierigen Stellen eine Oberflächenbehandlung durchgeführt.
Risse. Hierbei handelt es sich um eine teilweise Zerstörung des Materials an der Naht oder im angrenzenden Bereich. Sie können aus mehreren Gründen entstehen. Wenn wir über den Prozess sprechen, wenn das Metall noch heiß ist, entstehen Risse als Folge der Kristallisation des Metalls. Im festen Zustand können damit auch verschiedenste Strukturumwandlungen ablaufen. Dies ist der zweite Grund für das Auftreten solcher Mängel.

Fehler in den Schweißnähten: mangelnde Verschmelzung, ungleichmäßige Form, Durchhängen, Risse, Fisteln, Überhitzung.

Der Mechanismus der Heißrissbildung ist recht einfach. Beim Schweißen erwärmt sich das Metall. Sobald die Wärmequelle entfernt wird, beginnt es allmählich abzukühlen. Natürlich beginnen sich Kristallisationszonen zu bilden. Sie beginnen zwischen dem noch geschmolzenen Metall zu schweben. Gäbe es keine Mikrozonen, die die Wechselwirkung von heißem und kaltem Material ermöglichen, würden alle Schweißverbindungen Mängel aufweisen. Dies geschieht jedoch nicht. Somit kann davon ausgegangen werden, dass das Auftreten von Heißrissen umso wahrscheinlicher ist, je höher das Kristallisationsintervall ist. Kohlenstoff beeinflusst diesen Indikator direkt. Hier besteht ein direkter Zusammenhang. Je mehr Kohlenstoff im Stahl vorhanden ist, desto breiter wird das Kristallisationsintervall.

An der Naht können sich Kaltrisse bilden. Sie entstehen, wenn das Material auf eine Temperatur von etwa 200–300 Grad Celsius abgekühlt wird. Sie erscheinen möglicherweise nicht sofort, was sie gefährlicher macht. Das Auftreten von Kaltrissen ist damit verbunden, dass aufgrund bestimmter chemischer Umwandlungen verschiedene Strukturumwandlungen im Material auftreten. Es besteht eine direkte Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt des Materials. Je mehr es ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass Kaltrisse entstehen. Diese Neigung zur Bildung von Kalt- und Heißrissen bestimmt einen Parameter wie die Schweißbarkeit von Metallen. Dieser Parameter charakterisiert die Fähigkeit, eine Schweißverbindung zu erhalten, die sich nicht von den Grundmaterialien unterscheidet.

Poren und nichtmetallische Einschlüsse

Fehler in Schweißnähten: Krater, Hinterschnitte, Poren, fehlende Eindringtiefe, Schlacke, Durchbrand.

Poren. Diese Mängel an Schweißverbindungen kommen recht häufig vor. Poren sind Hohlräume, die mit Gas gefüllt sind. Sie können mikroskopisch klein sein oder mehrere Millimeter große Defekte in der Struktur bilden. In diesem Fall entstehen sie am häufigsten an der Verbindungsstelle der Naht mit dem Grundmaterial. Dieser Defekt wird von vielen verschiedenen Parametern beeinflusst.

Die wichtigste davon ist die Gaskonzentration im Kochbad. Beim Schmelzvorgang wird aus dem Metall Gas freigesetzt. Dieser Vorgang kann in keiner Weise verhindert werden. Kohlenmonoxid kann sich nicht in Eisen lösen und wird daher in Form von Blasen freigesetzt.

Nichtmetallische Einschlüsse. Diese Mängel an den Schweißverbindungen selbst sind mit dem Eindringen von Fremdeinschlüssen in die Schweißnahtstruktur durch die Arbeiten verbunden.

Risse in der Schweißverbindung.

Es gibt eine große Vielfalt solcher Einschlüsse. Beispielsweise kann es durch unzureichende Reinigung der zu verbindenden Materialien zur Schlackenbildung kommen.

Ihre Ursache kann eine unzureichende vollständige Entfernung der Schlacke beim Mehrlagenschweißen sein. Bei der Bearbeitung durch Schmelzen entsteht in der Schweißnaht ein Werkstoff, der sich in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften vom Grundwerkstoff unterscheidet. Auch in diesem Zusammenhang können sich ähnliche Mängel bilden. Fremdeinschlüsse können sehr unterschiedlicher Natur sein.

Defektstudie

Ein Schweißfehler sind Poren, also das Füllen von Hohlräumen mit Gasen.

Wenn es in verschiedenen Schweißverbindungen Mängel gibt, müssen diese natürlich untersucht werden. Zu diesem Zweck wird häufig die Makroanalyse eingesetzt. Es liegt darin, dass die Struktur des Metalls mit bloßem Auge oder einer Lupe untersucht wird. Im Gegensatz zur mikroskopischen Analyse ermöglicht die Makroanalyse keine ordnungsgemäße Untersuchung der Struktur des Materials. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Qualität der zu verbindenden Teile während des Schweißprozesses zu kontrollieren. Damit können Sie die Art des Bruchs, die Faserstruktur, Verletzungen der kontinuierlichen Struktur usw. bestimmen. Um eine solche Analyse durchzuführen, ist es notwendig, das zu untersuchende Teil einer Ätzung mit speziellen Elementen und einer Bearbeitung auf Schleifmaschinen zu unterziehen. Dieses Beispiel wird als Makroabschnitt bezeichnet. Auf der Oberfläche dürfen keine Unebenheiten oder Fremdeinschlüsse, auch kein Öl, vorhanden sein.

Alle oben beschriebenen Defekte können mithilfe der Makroanalyse untersucht und identifiziert werden.

Um die Struktur eines Materials sichtbar zu machen, werden am häufigsten Oberflächenätzverfahren eingesetzt.

Arten von Perlen in Nähten.

Dieser Ansatz eignet sich am besten für Stähle mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt. Der im Voraus vorbereitete Makroschnitt muss zusammen mit dem zu analysierenden Teil in das Reagenz eingetaucht werden. In diesem Fall muss die Oberfläche mit Alkohol gereinigt werden. Durch die Wechselwirkung von Elementen kommt es zu einer chemischen Reaktion. Es ermöglicht Ihnen, Kupfer aus der Lösung zu verdrängen. Materialien werden ersetzt. Dadurch lagert sich Kupfer auf der Oberfläche der Sonde ab. Die Stellen, an denen das Kupfer das Grundmaterial nicht vollständig bedeckt hat, werden geätzt. Diese Stellen weisen eventuelle Mängel auf. Anschließend wird die Probe aus der wässrigen Lösung entnommen, getrocknet und gereinigt. Alle diese Maßnahmen müssen so schnell wie möglich durchgeführt werden, damit keine Oxidationsreaktion auftritt. Dadurch ist es möglich, Bereiche zu identifizieren, in denen große Mengen an Kohlenstoff, Schwefel und anderen Materialien vorhanden sind.

Das Ätzen von Bereichen, die diese Materialien enthalten, erfolgt nicht auf die gleiche Weise. Bei einer hohen Konzentration an Kohlenstoff und Phosphor wird Kupfer nicht intensiv an der Oberfläche freigesetzt. Dies ist der Mindestgrad des Metallschutzes. Dadurch sind diese Stellen der stärksten Ätzung ausgesetzt. Durch die Reaktion verfärben sich diese Bereiche dunkler. Diese Methode eignet sich besser für Stähle, die einen minimalen Kohlenstoffanteil enthalten. Wenn viel davon vorhanden ist, wird es sehr schwierig sein, Kupfer von der Oberfläche der Probe zu entfernen.

Arten von Hinterschneidungen in Nähten.

Es gibt andere Methoden zur Makroanalyse der Struktur von Materialien in einer Schweißverbindung. Zur Bestimmung der Schwefelmenge wird beispielsweise häufig die Fotoprint-Methode eingesetzt. Das Fotopapier wird angefeuchtet und einige Zeit ans Licht gehalten. Anschließend wird es zwischen Folienpapierblättern getrocknet. Die Lösung, in die es zunächst gegeben wird, enthält eine bestimmte Menge Schwefelsäure. Dann wird dieses Papier natürlich in einer gleichmäßigen Schicht auf einen Makroschnitt gelegt.

Es sollte mit einer Walze geglättet werden, damit alle Verformungen vollständig beseitigt werden. Eventuell verbleibende Luftblasen zwischen Fotopapier und Metall müssen vollständig entfernt werden. Nur in diesem Fall ist die Forschung objektiv. Es muss etwa 3–10 Minuten in dieser Position gehalten werden. Die Zeit hängt von der ursprünglichen Dicke der Sonde sowie anderen Faktoren ab.

Arten mangelnder Durchdringung.

Schwefeleinschlüsse, die sich im abgeschiedenen Metall befinden, reagieren zwangsläufig mit der Säure, die auf die Oberfläche des Fotopapiers aufgetragen wurde. In Bereichen, in denen Schwefelwasserstoff freigesetzt wird, bildet sich eine Substanz namens Fotoemulsion. Die durch die Reaktion entstehenden Silbersulfidbereiche zeigen deutlich die Schwefelverteilung im Metall.

Selbstverständlich werden diese Bereiche auf dem Papier beobachtet. Das für das Experiment verwendete Fotopapier muss gewaschen und anschließend in einer Hyposulfitlösung aufbewahrt werden. Danach wird es erneut in Flüssigkeit gewaschen und getrocknet. Wenn in der Schweißnaht Fluorideinschlüsse vorhanden sind, treten diese auf jeden Fall in Form dunkler Flecken hervor.

Zusammenfassend

Daher gibt es derzeit viele Methoden zur Erkennung von Fehlern in Schweißverbindungen. Sie alle haben einen bestimmten Zweck. Mit jeder Methode können Sie herausfinden, wie viel von einem bestimmten Material in der Struktur der Naht enthalten ist, was sich negativ auf deren Struktur auswirken kann.

Neben Makroanalysemethoden werden in letzter Zeit häufig auch Mikroanalysemethoden eingeführt. Sie haben den gleichen Zweck wie die vorherigen. Sie ermöglichen jedoch zusätzlich die Untersuchung der Struktur des Materials. Hier wird auf molekularer Ebene an der Struktur des Kristallgitters gearbeitet.

Der weitere Betrieb der Struktur hängt von der Qualität der Schweißung ab, daher sind Mängel an Schweißverbindungen nicht zulässig. Viele Faktoren tragen zum Auftreten von Mängeln bei, zum Beispiel:

Verletzung der Arbeitstechnik;
Fahrlässigkeit;
geringe Qualifikation des Schweißers;
Verwendung fehlerhafter Geräte;
Durchführung von Arbeiten ohne entsprechende Vorbereitung bei widrigen Wetterbedingungen.

Abhängig vom Grad der Verringerung der technischen Parameter des Produkts in Bezug auf die Festigkeit gibt es akzeptable und inakzeptable Werte für Schweißfehler. Bei akzeptablen Verstößen werden Schweißfehler nicht behoben, im zweiten Fall ist deren Beseitigung erforderlich. Die Eignung des Produkts für den Einsatz und die Feststellung, ob die Naht den Normen entspricht, erfolgt gemäß GOST 30242-97.

Arten von Schweißfehlern

Eine korrekte Schweißnaht setzt die Homogenität der Zusammensetzung des Grund- und Zusatzwerkstoffs, die Ausbildung der gewünschten Form, das Fehlen von Rissen, mangelnder Durchdringung, Überlauf und das Vorhandensein von Fremdstoffen voraus. Bei Schweißverbindungen werden folgende Fehlerarten unterschieden:

extern;
intern;
Ende zu Ende.

Was sind äußere Mängel?

Äußere Mängel an Schweißnähten und Verbindungen werden visuell erkannt. Verstöße gegen das Schweißregime, Nichteinhaltung der Genauigkeit der Richtung und Bewegung der Elektrode aufgrund von Eile oder Verantwortungslosigkeit des Schweißers, Schwankungen der elektrischen Spannung während der Schweißarbeiten führen zur Bildung einer Naht mit falscher Größe und Form.

Charakteristische Anzeichen für das äußere Erscheinungsbild von Mängeln sind: der Unterschied in der Breite von Längsschweißnähten und Eckschenkeln, die Schärfe des Übergangs vom Grundstahl zum aufgetragenen Stahl.

Bei der manuellen Schweißmethode kommt es zu Verstößen durch Fehler bei der Kantenvorbereitung, Vernachlässigung der Schweißart und -geschwindigkeit sowie fehlende rechtzeitige Kontrollmessungen. Fehler an Schweißnähten und die Gründe für deren Entstehung bei der Durchführung automatischer oder halbautomatischer Schweißverfahren liegen in übermäßigen elektrischen Spannungsstößen und Bedienungsfehlern. Folgende äußere Arten von Schweißfehlern werden unterschieden:

Risse Nähte sind heiß und kalt, längs, quer, radial. Die erste davon tritt auf, wenn hohe Temperaturen von 1100 bis 1300 °C verwendet werden, was sich auf die Eigenschaften des Metalls im Hinblick auf eine Verringerung der Duktilität und das Auftreten von Zugverformungen auswirkt. Diese Art von Schweißfehlern geht mit einer Zunahme unerwünschter chemischer Elemente in der Stahlzusammensetzung einher. Kaltrisse können bei Temperaturen bis zu 120 °C beim Abkühlen und später unter Belastungseinfluss im Betrieb entstehen. Der Grund für diese Art von Defekt kann eine Abnahme der Festigkeit des Stahls aufgrund von Schweißspannungen oder das Vorhandensein gelöster Wasserstoffatome sein.

Riss in der Schweißnaht

Unterbieten gekennzeichnet durch das Vorhandensein einer Vertiefung zwischen dem legierten Stahl und dem Basisstahl. Diese Art von Schweißfehler kommt häufiger vor als andere. Eine Erhöhung der Lichtbogenspannung beim Schnellschweißen führt zu einer Verdünnung der Stahldicke und einer Abnahme der Festigkeit. Ein tieferes Eindringen einer der Kanten führt dazu, dass flüssiger Stahl auf die andere Oberfläche fließt, weshalb die Schweißfuge keine Zeit zum Füllen hat. Dabei werden Schweißfehler und Methoden zu deren Beseitigung visuell ermittelt. Arbeitsfehler werden durch Abziehen und anschließendes Überkochen beseitigt.

Hinterschnitt schweißen

Zustrom tritt auf, wenn das geschmolzene Metall auf die Oberfläche des Grundstahls fließt, ohne mit diesem eine homogene Masse zu bilden. Diese Art von Defekt ist durch die Bildung einer Nahtkontur ohne ausreichende Festigkeit gekennzeichnet, was sich auf die Gesamtfestigkeit des Metalls auswirkt. Der Grund für den Defekt ist die Verwendung einer niedrigen Lichtbogenspannung, das Vorhandensein von Zunder an den Kanten der Teile und das Austreten von geschmolzenem Stahl beim Schweißen horizontaler Nähte, wenn die Oberfläche der zu schweißenden Strukturen vertikal ist. Zu langsames Schweißen führt auch zur Bildung von Durchhängen aufgrund des Auftretens von überschüssigem geschmolzenem Metall.

Krater entstehen aufgrund einer scharfen Trennung des Lichtbogens. Sie haben die Form von Vertiefungen, in denen sich mangelndes Eindringen und Lockerheit des Materials mit Schrumpfeigenschaften bilden können, was zur Entstehung von Rissen führen kann. Durch Schweißfehler entstehen Krater. Da der Krater in der Regel die Ursache für Risse ist und daher nicht zulässig ist, sollte er, wenn er gefunden wird, gereinigt und anschließend neu geschweißt werden.

Es hat sich ein Krater in der Schweißnaht gebildet

Fisteln Sie sehen aus wie Trichter mit einer Vertiefung am Nahtkörper. Sie werden aus ausreichend großen Schalen oder Poren gebildet, wobei die Oberfläche der Schweißelemente und des Zusatzdrahtes unzureichend vorbereitet ist. Ein solcher Mangel ist auch bei der Sichtkontrolle erkennbar und muss umgehend behoben werden.

Typische Fisteltrichter

Innere Schweißfehler

Innere Schweißfehler können optisch nicht erkannt werden. Sie treten in der Regel aufgrund einer Verletzung des Schweißprozesses und einer unzureichenden Materialqualität auf. Bei inneren Mängeln können auch Risse auftreten, die jedoch nicht sichtbar oder klein sind, sondern sich mit der Zeit öffnen können. Versteckte Risse sind gefährlich, da sie schwer zu erkennen sind und die Spannungen allmählich zunehmen können, was zu einer schnellen Zerstörung der Struktur führen kann und daher äußerst gefährlich ist. Ursache für Defekte können enorme Spannungen und schnelles Abkühlen bei der Verwendung von Kohlenstoff- und legierten Stählen sein. Die häufigsten Arten dieser Art von Defekt sind folgende:

Mangelnde Durchdringung tritt auf, wenn die verschweißten Teile der Naht nicht ausreichend verschweißt sind. Der Grund liegt in einer unsachgemäßen Kantenvorbereitung aufgrund von Rost, Zunder, mangelndem Spiel und stumpfen Kanten. Darüber hinaus können Eile und hohe Schweißgeschwindigkeit, geringe Stromstärke oder ein Versatz der Elektrode von der Nahtachse zu einer mangelnden Schweißnahtdurchdringung führen. Aufgrund der Verringerung des Schweißnahtquerschnitts kommt es zu einer Spannungskonzentration, die sich in einer Abnahme der Festigkeit der Verbindungen widerspiegelt, die bei Vibrationsbelastungen bis zu 40 % beträgt, und in großen Bereichen mit mangelnder Durchdringung auf 70 %. Bei Überschreitung der zulässigen Werte muss die Naht gereinigt und neu verschweißt werden.

Mangelnde Durchdringung und Füllung

Poren– das sind die mit Gas, hauptsächlich Wasserstoff, gefüllten Freiräume der Schweißnaht. Der Grund für diese Art von Defekt ist das Vorhandensein von Fremdverunreinigungen in den zu schweißenden Materialien, Feuchtigkeit und ein unzureichender Schutz des Schweißbades. Bei Überschreitung der zulässigen Porenkonzentrationen kommt es zum Überkochen der Schweißnaht.

Poren in der Schweißnaht

Darüber hinaus sind Schlacken-, Wolfram- und Oxideinschlüsse zu beobachten, die auch bei Verstößen gegen die Schweißverfahrenstechnik entstehen.

Durch Mängel

Diese Art von Defekt deutet auf das Vorhandensein von Poren hin, die sich über die gesamte Dicke der Schweißnaht erstrecken, und wird auch visuell erkannt. Tritt meist beim Durchschweißen auf. Bei dieser Art von Defekt können Verbrennungen und Risse auftreten.

Durch die Verwendung von hohem Strom und langsamem Schweißen entsteht ein Durchbrennen. Der Grund ist eine übermäßige Offenheit des Spalts an den Rändern, ein lockerer Sitz der Pads, was zu einem Auslaufen des Schweißbades führt. Die Überprüfung der Naht auf Mängel erfolgt visuell, bei Überschreitung der zulässigen Norm muss die Schweißnaht gereinigt und neu geschweißt werden.

Methoden zur Erkennung, Überwachung und Beseitigung von Mängeln

Zur Erkennung von Schweißfehlern werden folgende Methoden eingesetzt:

Sichtprüfung – durchgeführt mit Vergrößerungsgeräten;
Erkennung von Farbfehlern – basierend auf einer Farbänderung eines speziellen Materials bei Kontakt mit einem flüssigen Material, beispielsweise Kerosin;
magnetische Methode – Messung der Verzerrung magnetischer Wellen;
Ultraschallverfahren – die Verwendung von Ultraschall-Fehlerdetektoren, die die Reflexion von Schallwellen messen;
Strahlungsmethode – Röntgenschweißnähte und Erstellung eines Bildes mit allen Details des Defekts.

Um die Qualität der Schweißnaht sicherzustellen, werden Markierungen und Brandmarkierungen durchgeführt. Jeder Schweißer markiert seinen Schweißbereich.

Wird ein Mangel festgestellt, ist eine Beseitigung von Schweißfehlern erforderlich. Hierzu kommen folgende Arbeitsarten zum Einsatz:

Schweißen – wird verwendet, um große Risse zu beseitigen, nachdem der Riss zuvor durch Bohren und Reinigen mit einem Meißel oder einem Schleifwerkzeug vorbereitet wurde;
Innere kleine Risse, Verbindungsfehler und Einschlüsse müssen vollständig gereinigt oder durch Nachschweißen herausgeschnitten werden.
Unvollständige Nähte und Schweißunterschnitte werden durch Auftragen oder Schweißen in dünnen Schichten beseitigt.
Durchhängen wird mechanisch mit einem Schleifwerkzeug entfernt;
Eine Überhitzung des Metalls wird durch Wärmebehandlung verhindert.

Es wird hauptsächlich davon ausgegangen, dass das Schweißgut fest sein muss. Und alle Formationen, die die Schweißnaht inhomogen machen, gelten als Fehler. Dabei werden unterschieden: Arten von Schweißfehlern: Mikro- und Makrorisse (heiß und kalt), mangelnde Penetration, Poren, verschiedene Einschlüsse.

Innere und äußere Mängel an Schweißnähten

Die gebräuchlichste Methode zur Klassifizierung von Schweißfehlern ist die Lokalisierung von Schweißfehlern. Nach dieser Klassifizierung wird zwischen inneren und äußeren Schweißfehlern unterschieden. Die äußeren gelangen an die Oberfläche der Naht und in die Wärmeeinflusszone, die inneren befinden sich innerhalb der Fuge, ohne an die Oberfläche zu gelangen. Daraus folgt, dass ein und dieselbe Art von Defekt (z. B. Risse oder Poren) sowohl innerlich (wenn er sich im Inneren befindet) als auch äußerlich (wenn er an die Oberfläche kommt) sein kann.

Äußere Schweißfehler

Zu den äußeren Mängeln von Schweißverbindungen zählen eine ungleichmäßige Form der Schweißnaht aufgrund einer falschen Formung, Hinterschneidungen der Naht, Verbrennungen des zu schweißenden Metalls, Durchhängen, Risse, Poren und andere Mängel, die sich auf der Oberfläche des Metalls befinden. Sie alle werden bei der äußeren Sichtprüfung der Schweißverbindung sichtbar. Häufige Arten äußerer Mängel werden unten im Text aufgelistet und dargestellt.

Innere Schweißfehler

Zu den inneren Mängeln von Schweißverbindungen gehören gemäß GOST 23055 nichtmetallische Einschlüsse, Schlacken- und Oxideinschlüsse, mangelnde Durchdringung und mangelnde Verschmelzung des Metalls sowie Poren und Risse, die nicht bis zur Metalloberfläche reichen. Um solche Fehler zu erkennen, werden in der Praxis zerstörungsfreie Schweißprüfverfahren eingesetzt. Der folgende Text beschreibt häufige Arten interner Defekte.

Nahtbildungsfehler

Fehler bei der Bildung von Schweißnähten äußern sich in der Unebenheit ihrer Form (siehe Abbildung rechts). Sie entstehen durch inkonsistente Schweißbedingungen, einen inkonsistenten Spalt zwischen den zu schweißenden Kanten und einen ungleichmäßigen Fasenwinkel der Kanten. Durch falsches Schweißen, durch falsche Positionierung der Elektrode relativ zu den Schweißkanten kann es zu einer Abweichung zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Nahtform kommen.

Ein ähnlicher Defekt kann bei anderen auftreten. Beim automatischen Schweißen kann die Ursache eines solchen Defekts beispielsweise ein Durchrutschen des Schweißdrahtes im Vorschubmechanismus, ein Spannungsabfall im Netzwerk, das Eindringen von geschmolzenem Metall in die Lücken usw. sein.

Mangelnde Schweißdurchdringung

Am häufigsten kommt es zu einer mangelnden Durchdringung von Schweißnähten, wenn kleine Lücken zwischen den Schweißkanten vorhanden sind, wenn die Kanten stark abgestumpft sind oder wenn sie verunreinigt sind, wenn die Elektrode oder der Schweißdraht relativ zu den Kanten falsch positioniert ist geschweißt, wenn der Schweißstrom nicht ausreicht und die Schweißgeschwindigkeit erhöht ist.

Sehr häufig entsteht an der Nahtwurzel eine mangelnde Durchdringung (Diagramm a) und b) in der Abbildung links und Diagramme c) und d) in der Abbildung). Beim automatischen Unterpulverschweißen kommt es in den meisten Fällen zu Beginn der Schweißnaht zu mangelnder Einbrandtiefe. Um ihr Auftreten zu verhindern, wird empfohlen, an speziellen Pads zu schweißen. Mangelnde Durchdringung ist einer der gefährlichsten Mängel einer Schweißverbindung.

Hinterschnitte schweißen

Es bilden sich Schweißnahtunterschnitte an der Verbindungsoberfläche. Unterschnitte sind Vertiefungen im Grundmetall, die sich entlang der Schweißnahtkanten befinden. Sie entstehen durch einen zu hohen Schweißstrom und durch die lange Länge des Lichtbogens in diesem Fall nimmt die Breite der Schweißnaht zu und die Kanten der Schweißkanten schmelzen stärker auf.

Es gibt verschiedene Arten von Schweißrissen:

Art des Schweißfehlers. Sowie seine Größe und Herkunftsort.

Mechanische Eigenschaften der Schweißverbindung. Dies sind Zugfestigkeit, Fließfähigkeit, Schlagzähigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit usw.

Bedingungen, unter denen das Produkt verwendet wird. Im Grunde liegt es an der Natur der Umgebung.

Funktionen, die das Produkt ausführen muss. Es gibt sogar einen Begriff: „zweckmäßig“. Diese. Derselbe Fehler in einer Schweißnaht kann für eine Aufgabe akzeptabel, für eine andere jedoch inakzeptabel sein.

Um über die Zulässigkeit von Mängeln einer bestimmten Art und Größe entscheiden zu können, ist es erforderlich, dass die Messfähigkeit des Gerätes zur Mängelüberwachung höher ist als der zulässige Wert des Mangels. Das heißt, wenn in der Schweißnaht Fehler mit einer Größe von nicht mehr als 2 mm zulässig sind, kann ein Gerät mit einer Messkapazität von 5 mm nicht zur Kontrolle dieser Naht verwendet werden.

Um den Höchstwert eines zulässigen Fehlers zu bestimmen, muss berücksichtigt werden, dass Schweißfehler hauptsächlich die Ermüdungs- und Sprödbruchfähigkeit des Stahls erhöhen.

Bei derartigen Zerstörungen besteht die größte Gefahr in flächigen Defekten (Mikrorisse, Makrorisse, mangelnde Durchdringung). Wenn sie identifiziert werden, müssen Sie nicht nur auf die maximale Größe der einzelnen Defekte achten, sondern auch auf deren relative Lage und Anzahl.

Die Gefahr planarer Defekte besteht darin, dass sie aufgrund des fehlenden Krümmungsradius an den Rissen hohe Spannungen konzentrieren. Räumliche Defekte wie Poren, Gasblasen oder etwaige Einschlüsse haben einen bestimmten Krümmungsradius und stellen daher eine geringere Gefahr dar, auch wenn sie in größerer Zahl vorkommen.

Bei einer kleinen Rundung am Rissgrund wird zur Bewertung der darin wirkenden Spannungen der Spannungsintensitätsfaktor K1 verwendet, der eine Beurteilung der Bruchmechanik ermöglicht. Der Spannungsintensitätsfaktor kann ermittelt werden, wenn die zum Versagen erforderliche Spannung geringer ist als die Streckgrenze des Materials. Es wird durch die Formel bestimmt:

wobei a die Größe (Höhe) des äußeren Defekts oder die halbe Größe des inneren Defekts ist;
bm - Zugspannung;
bv – Biegespannung;
Мm und Мв sind Koeffizienten, deren Wert durch das Verhältnis der Größe des Defekts zur Dicke des Teils und der Lage des Defekts bestimmt wird;
Q ist ein Koeffizient, der von der Form des Defekts abhängt.

Bei Schweißverbindungen, die keinem Nachglühen unterzogen werden, müssen zur Reduzierung innerer Spannungen Berechnungen der kritischen Rissöffnung (COD) verwendet werden, um die Zulässigkeit von Schweißfehlern zu beurteilen. Die Berechnung des Koeffizienten K1 bzw. die Ermittlung des Wertes der kritischen Öffnung ermöglicht es, mit hoher Genauigkeit den Wert eines möglichen zulässigen Schweißfehlers zu bestimmen.

Typ