Основные дефекты при сварке электродами
Качество сварного соединения напрямую зависит от того, насколько правильно подобраны режим сварки, электрод, подготовка металла и техника ведения дуги. Большинство проблем при ручной дуговой сварке покрытыми электродами (ММА) возникает не случайно: поры, подрезы, непровары, шлаковые включения и трещины обычно указывают на конкретное нарушение технологии.
Для инженера, технолога или опытного сварщика внешний вид шва является важным источником информации. По характеру дефекта часто можно определить, что именно произошло: был завышен сварочный ток, неправильно выбран диаметр электрода, поверхность металла оказалась загрязнена либо сварочная ванна недостаточно защищалась от воздействия окружающего воздуха.
При выполнении сварочных работ важно учитывать требования нормативной документации, применимой к конкретной конструкции и типу соединения. В частности, для ручной дуговой сварки соединений из углеродистых и низколегированных сталей применяется ГОСТ 5264-80, содержащий требования к основным типам, конструктивным элементам и размерам сварных соединений.
Особенно внимательно необходимо относиться к дефектам на ответственных конструкциях. Даже сравнительно небольшое нарушение сплошности сварного соединения при определённых условиях эксплуатации способно стать зоной концентрации напряжений и снизить долговечность детали или металлоконструкции.
Для поиска причины брака удобно сопоставлять внешний вид сварочного шва с параметрами процесса.
| Внешний признак | Возможная причина | Что рекомендуется сделать |
|---|---|---|
| Сильное разбрызгивание металла | Чрезмерный сварочный ток, длинная дуга, нестабильное горение, магнитное дутьё | Уменьшить ток, сократить длину дуги, проверить полярность и положение зажима массы |
| Поры на поверхности или внутри шва | Влажные электроды, ржавчина, масло, краска или загрязнения на металле | Подготовить электроды согласно рекомендациям производителя, тщательно очистить кромки |
| Шлаковые включения | Шлак попадает впереди сварочной ванны, недостаточный ток, плохая зачистка предыдущего слоя | Скорректировать положение электрода, подобрать режим и очищать каждый проход |
| Подрезы по краям шва | Завышенный ток, чрезмерно длинная дуга, высокая скорость перемещения | Снизить ток, уменьшить длину дуги, скорректировать скорость сварки |
| Непровар корня | Недостаточная погонная энергия, неправильная подготовка кромок, малый зазор, слишком толстый электрод | Проверить сборку соединения, подобрать диаметр электрода и сварочный ток |
| Кратер в конце шва | Слишком резкое прекращение сварки | Перед гашением дуги заполнить кратер расплавленным металлом |
| Нестабильная дуга | Сырые электроды, плохой контакт массы, неправильные настройки аппарата | Проверить расходные материалы, кабели, контакты и режим сварки |
Почему появляются дефекты сварного шва
Причины проблем при ММА-сварке можно условно разделить на несколько групп:
- неправильная подготовка поверхности;
- нарушение режима сварки;
- ошибки сварщика при ведении электрода;
- несоответствие электрода основному металлу;
- нарушение условий хранения сварочных материалов;
- неправильная сборка соединения;
- воздействие магнитных полей и других внешних факторов.
Рассмотрим наиболее распространённые проблемы подробнее.
Пористость сварного шва
Поры представляют собой газовые полости, которые остаются в металле после его затвердевания. Они могут быть единичными, распределёнными по всему объёму шва либо образовывать характерные цепочки.
Одна из распространённых причин пористости — попадание газов в сварочную ванну вследствие повышенной влажности покрытия электрода или загрязнения свариваемой поверхности.
Источником проблемы могут стать:
- ржавчина;
- масло;
- влага;
- лакокрасочное покрытие;
- окалина и загрязнения;
- отсыревшие электроды;
- чрезмерно длинная сварочная дуга.
Особое значение имеет водород. При определённых условиях его присутствие в металле сварного соединения может повышать вероятность появления холодных трещин, особенно при сварке сталей, чувствительных к водородному охрупчиванию.
Как снизить вероятность образования пор
Перед началом работ следует тщательно подготовить поверхность и удалить загрязнения из зоны сварки. Электроды необходимо хранить в условиях, исключающих увлажнение покрытия, а при необходимости выполнять их сушку или прокалку в соответствии с рекомендациями производителя.
Не менее важна длина дуги. При чрезмерном увеличении расстояния между концом электрода и металлом ухудшается стабильность процесса и защита сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха.
Шлаковые включения
При сварке покрытыми электродами обмазка плавится с образованием шлака. Он защищает жидкий металл, участвует в металлургических процессах и после охлаждения формирует корку на поверхности шва.
Если сварщик неправильно ведёт электрод или нарушает режим, часть расплавленного шлака может оказаться внутри металла шва.
Основные причины шлаковых включений:
- неправильный угол наклона электрода;
- недостаточный сварочный ток;
- неподходящая скорость перемещения;
- неправильное направление движения электрода;
- плохая очистка предыдущего слоя при многопроходной сварке.
При выполнении нескольких проходов каждый предыдущий слой необходимо тщательно очищать от шлака и загрязнений перед нанесением следующего валика.
Подрезы
Подрез представляет собой углубление в основном металле, расположенное вдоль границы сварного шва.
Это не только внешний недостаток. Подрез уменьшает рабочее сечение детали и создаёт зону повышенной концентрации напряжений, поэтому при изготовлении ответственных конструкций такой дефект может существенно влиять на эксплуатационные характеристики соединения.
Подрезы часто возникают при сочетании нескольких факторов:
- слишком высокий сварочный ток;
- чрезмерно длинная дуга;
- высокая скорость перемещения электрода;
- неправильное положение электрода относительно кромок.
При чрезмерной мощности дуга интенсивно расплавляет края детали. Если присадочный металл не успевает заполнить образовавшееся углубление, после охлаждения остаётся характерная канавка.
Для устранения проблемы необходимо скорректировать сварочный ток, сократить длину дуги и подобрать скорость ведения электрода так, чтобы металл равномерно заполнял границы шва.
Непровар
Непровар возникает в том случае, когда металл шва недостаточно соединяется с основным металлом либо не обеспечивается полноценное проплавление корня соединения.
Типичными причинами являются:
- слишком низкий сварочный ток;
- чрезмерная скорость сварки;
- неправильная подготовка кромок;
- недостаточный зазор между деталями;
- неподходящий диаметр электрода;
- неверное положение электрода.
При выполнении ответственных соединений параметры разделки кромок и сборки необходимо принимать в соответствии с документацией, установленной для конкретной конструкции.
Для корневого прохода в ряде случаев применяют электрод меньшего диаметра, поскольку он облегчает контроль сварочной ванны и позволяет качественнее сформировать корень соединения.
Кратер в конце сварного шва
Одна из распространённых ошибок — резкий обрыв дуги сразу после достижения конца соединения.
После прекращения нагрева сварочная ванна начинает охлаждаться и уменьшаться в объёме. Если металл не успевает заполнить конечную часть шва, формируется углубление, называемое кратером.
Кратер может стать участком образования трещин, поэтому завершать сварочный проход следует контролируемо.
В зависимости от применяемой технологии используют заполнение кратера расплавленным металлом, кратковременный возврат электрода на уже выполненный участок либо другие предусмотренные технологическим процессом способы.
Магнитное дутьё при сварке
Магнитным дутьём называют отклонение сварочной дуги от заданного направления под действием магнитного поля. Особенно заметно это явление при ручной дуговой сварке постоянным током.
Сварщик может заметить, что дугу постоянно уводит в сторону, хотя положение электрода практически не изменяется.
Магнитное дутьё может приводить к следующим проблемам:
- нестабильному формированию сварного шва;
- повышенному разбрызгиванию металла;
- локальному непровару;
- появлению подрезов;
- сложностям с контролем сварочной ванны.
Что делать при магнитном дутье
Если дуга заметно отклоняется от требуемого направления, можно попробовать:
- изменить место подключения зажима обратного кабеля;
- уменьшить длину сварочной дуги;
- изменить направление выполнения шва;
- скорректировать положение электрода;
- при наличии технической возможности изменить схему сварочного процесса.
Использовать нестандартные способы воздействия на магнитное поле следует только при понимании электротехнических и производственных рисков.
Почему электрод прилипает к металлу
«Залипание» электрода особенно часто происходит в момент возбуждения дуги. Электрод касается поверхности детали, но вместо устойчивого горения приваривается к металлу.
Основные причины:
- недостаточный сварочный ток;
- неправильно выбранный диаметр электрода;
- влажное или повреждённое покрытие;
- плохой контакт сварочного кабеля;
- неудовлетворительный контакт зажима массы;
- неправильная техника поджига дуги.
При этом не стоит автоматически значительно повышать силу тока. Чрезмерный ампераж способен вызвать другие дефекты: подрезы, усиленное разбрызгивание, перегрев металла и слишком глубокое проплавление.
Сначала следует проверить состояние электрода, контакты, кабели и соответствие установленного режима конкретному диаметру и типу расходного материала.
Как влияет длина сварочной дуги
Длина дуги является одним из ключевых параметров ручной дуговой сварки.
Чрезмерно длинная дуга может приводить к:
- снижению стабильности горения;
- увеличению разбрызгивания;
- ухудшению защиты сварочной ванны;
- изменению формы сварного валика;
- увеличению вероятности появления пор и других дефектов.
Для электродов с основным покрытием, в том числе электродов типа УОНИ, особенно важно поддерживать короткую и стабильную дугу.
Конкретные параметры следует выбирать с учётом диаметра электрода, положения сварки, толщины металла и рекомендаций производителя.
Подготовка металла перед сваркой
Даже качественный электрод не способен полностью компенсировать ошибки при подготовке соединения.
Перед выполнением сварочных работ из зоны сварки рекомендуется удалить:
- грязь;
- рыхлую ржавчину;
- влагу;
- масла и смазочные материалы;
- лакокрасочные покрытия;
- другие загрязнения, способные повлиять на стабильность дуги и свойства сварного соединения.
Особое внимание следует уделять подготовке кромок, величине зазора и взаимному положению соединяемых деталей.
Рутиловые электроды могут обеспечивать достаточно устойчивое горение дуги даже при наличии небольшого количества поверхностных окислов. Однако при сварке ответственных конструкций это не отменяет необходимости качественно подготовить металл.
Роль электродов в качестве сварного соединения
Характеристики сварочного электрода напрямую влияют на стабильность процесса и качество формирования шва.
Особое значение имеют:
- равномерность покрытия;
- отсутствие сколов и механических повреждений обмазки;
- состав покрытия;
- степень увлажнения;
- стабильность плавления;
- соответствие электрода свариваемой стали;
- правильные условия хранения.
Электрод с повреждённым или отсыревшим покрытием может гореть нестабильно даже при исправном сварочном аппарате и правильно установленном режиме.
GOODEL УОНИ-13/55
Электроды типа УОНИ-13/55 с основным покрытием применяются при выполнении соединений, к механическим характеристикам которых предъявляются повышенные требования.
При работе с такими электродами особенно важно:
- соблюдать условия хранения;
- подготавливать электроды в соответствии с инструкцией производителя;
- тщательно очищать соединяемые поверхности;
- поддерживать короткую дугу;
- правильно выбирать сварочный ток и полярность.
Электроды такого типа востребованы при сварке металлоконструкций и узлов, для которых важны прочность и стабильность механических свойств соединения.
GOODEL МР-3 «Люкс»
Электроды типа МР-3 относятся к распространённым сварочным материалам для ручной дуговой сварки углеродистых сталей.
Рутиловое покрытие способствует удобному возбуждению дуги и стабильности её горения, поэтому такие электроды применяются при ремонтных, монтажных и производственных работах.
При этом сам по себе выбор качественного электрода не исключает необходимости соблюдать правильный сварочный режим. Даже стабильный расходный материал не сможет полностью компенсировать слишком высокий ток, длинную дугу или плохо подготовленную поверхность.
Как снизить количество дефектов при сварке
Для стабильного качества сварного соединения необходимо контролировать весь технологический процесс, а не только отдельные его параметры.
Подбирайте сварочный ток под электрод
Недостаточный ток может стать причиной залипания электрода и непровара. Чрезмерный — усилить разбрызгивание, вызвать подрезы и чрезмерное проплавление металла.
Оптимальный режим выбирают с учётом диаметра электрода, пространственного положения сварки, толщины металла и типа покрытия.
Контролируйте длину дуги
Слишком большое расстояние между электродом и сварочной ванной ухудшает стабильность процесса. Короткая контролируемая дуга позволяет точнее управлять переносом металла и формированием шва.
Соблюдайте правильное положение электрода
Угол наклона влияет на направление действия дуги, движение расплавленного металла и положение шлака относительно сварочной ванны.
Неправильный наклон может привести к шлаковым включениям, неравномерному формированию валика и локальным дефектам.
Тщательно подготавливайте поверхность
Удаление ржавчины, влаги, масла и других загрязнений снижает вероятность появления пор и способствует более стабильному горению дуги.
Очищайте каждый сварочный проход
При многослойной сварке нельзя наносить следующий слой непосредственно поверх оставшегося шлака. После каждого прохода поверхность необходимо очистить и проверить перед продолжением работы.
Правильно завершайте сварочный шов
В конце прохода необходимо обеспечить заполнение кратера и только после этого прекращать горение дуги. Такой приём позволяет уменьшить вероятность образования дефектов в конечной части соединения.
Соблюдайте условия хранения электродов
Электроды необходимо защищать от влаги и хранить в соответствии с требованиями производителя. Особенно чувствительны к условиям хранения материалы с основным покрытием.
Часто задаваемые вопросы
Почему электрод постоянно залипает при сварке?
Чаще всего причиной является слишком низкий сварочный ток, влажное покрытие электрода либо плохой электрический контакт. Проверьте настройки аппарата, соединения кабелей, зажим массы и состояние расходного материала.
Что делать, если шлак идёт впереди электрода?
Следует проверить угол наклона электрода, скорость движения и установленный ток. Важно, чтобы воздействие дуги позволяло удерживать шлак позади сварочной ванны, а не допускало его попадания под расплавленный металл.
Чем отличаются горячие и холодные трещины?
Горячие трещины формируются при высоких температурах во время кристаллизации металла сварного соединения. Холодные могут возникать уже после охлаждения шва и в некоторых случаях обнаруживаются спустя определённое время после выполнения работы.
На вероятность образования холодных трещин могут влиять остаточные напряжения, структура металла, скорость охлаждения и наличие диффузионного водорода.
Нужно ли удалять ржавчину перед сваркой электродами МР-3?
Рутиловые электроды способны устойчиво работать при наличии небольшого количества поверхностных окислов, однако для получения качественного и предсказуемого соединения металл рекомендуется предварительно очистить.
При выполнении ответственных конструкций подготовкой поверхности пренебрегать не следует.
Почему сварочный шов получается неровным?
Причиной могут стать нестабильная длина дуги, неправильная скорость перемещения, неравномерные колебательные движения или неправильно выбранный сварочный ток.
Если параметры неизвестны, полезно предварительно выполнить пробный шов на металле аналогичной толщины и скорректировать режим.
Почему металл сильно разбрызгивается при сварке?
Сильное разбрызгивание часто связано с чрезмерным сварочным током или слишком длинной дугой. Дополнительно следует проверить состояние электродов, качество контактов, полярность и соответствие режима используемому типу расходного материала.
Заключение
Большинство проблем при сварке электродами можно предупредить ещё до появления видимого дефекта. Для этого необходимо правильно подготовить соединение, подобрать подходящий тип и диаметр электрода, установить рабочий ток и соблюдать технику ведения дуги.
Поры, подрезы, непровары, шлаковые включения, залипание электрода или нестабильное горение дуги — это не просто недостатки внешнего вида. Каждый такой признак позволяет определить, какой элемент технологического процесса требует корректировки.