О чем речь? Усиление сварного шва подразумевает принятие дополнительных мер для обеспечения прочности и надежности
На что обратить внимание? Существует несколько способов усиления сварного шва, включая использование присадочных материалов, повышение уровня нагрева или добавление дополнительных слоев металла.
Из этого материала вы узнаете:
Особенности усиления сварного шва
Сварка – надежный способ объединения металлических поверхностей, но в определенных ситуациях швам нужно дополнительное усиление для крепости конструкции. Усиление – это умножение длины или ширины и сечения валика сварного шва.
Укрепить обычную сварку достаточно просто, однако в случае угловых соединений нужны особенные приемы.
Сложность заключается в том, что для усиления сварного шва за счет умножения его длины нужно пользоваться дополнительными металлоконструкциями, такими как наплавы, ребра, накладки. Выбираются они в зависимости от размера площади воздействия, ее локализации, от сварочного материала.
Параметры усиления сварочных соединений на чертежах обозначаются в виде строчных букв латинского алфавита:
- a – так маркируется увеличение длины шва;
- b – увеличение длины/высоты катетов угловых швов;
- с – внутреннее угловое наплавление, изменяющееся по высоте при введении дополнительного технологического элемента, наплавки или измененных параметрах лобового шва.
Эти обозначения указывают на тип сварного соединения, а также по ним можно определить параметры будущей конструкции и характеристики металла, с которым будет происходить работа.
Единые стандарты по усилению сварных швов
Работа начинается с обработки зон, где имеются дефекты. Обработка всех слоев происходит в одном направлении для того, чтобы снизить внутреннее напряжение в конструкции.
Делая усиление сварных швов, особенно внимательно нужно прорабатывать углы, потому что там опять же накапливается внутреннее напряжение, из-за которого снижается качество изделия.
Читайте также: «Как выбрать сварочную маску правильно »
Усиление сварного шва происходит путем наплавления нескольких слоев металла. Каждый из них имеет толщину около 2 мм. Для наслаивания используют стержни толщиной 4 мм.
Перед тем как наварить новый слой, нужно дождаться охлаждения предыдущего слоя до +100°С. Нужно в процессе работы выдерживать геометрию шва. Это значит, что размер катетов должен быть меньше, чем толщина полки уголка со стороны пера, а со стороны обушка они могут превышать толщину полки, но не более чем в полтора раза.
Особенности усиления швов для различных систем
Особое внимание уделяется угловым соединениям швов при усилении сварного шва при выполнении работы методом РАД-сварки. В таких случаях сварной шов увеличивается, утолщается. Также возможно усиления сварного шва за счет приваривания дополнительных конструкций – ребер, накладок, пр. Геометрические параметры соединения необходимо рассчитать в соответствии с требованиями ГОСТа, поскольку сварные наплавы имеют свою несущую способность. Поэтому в зависимости от нагрузки на конструкцию выбирают толщину и длину усиления.
Технология усиления сварочного шва
Идея усиления сварного шва очень проста: постепенная и послойная наплавка, где все слои равны приблизительно 2 мм в высоту. Первостепенно идет обработка самых сложных мест, в зонах, где есть такие изъяны как кратеры, подрезы, наплывы.
Работа выполняется электродами диаметром 4 мм, что регламентировано соответствующими положениями ГОСТа.
Читайте также: «Сварка металла разной толщины»
Новый слой должен быть нанесен после того, как температура предыдущего понизится до 100°С. С каждым разом сварочный след увеличивается в длину и в ширину, по такому принципу получается усиливающийся результат.
При проведении работы нужно соблюдать определенные правила. Одно из них касается запрета на превышение рабочих высот катетов. То есть сварочный шов вместе с усилением не должен быть по катетам больше, чем размер полок. А второе говорит о том, что нельзя проводить усиление поперечных компонентов под нагрузкой.
Нарушение этих правил может привести к образованию дефектов на сварочном соединении. А это, в свою очередь, чревато разрушением всей конструкции.
Обработка угла происходит в одном направлении, менять его не стоит, потому что это может привести к повышению напряжения в месте сварки металлических поверхностей.
Усиление стыковых швов
При использовании стыковых сварочных швов по всей длине и высоте металлических элементов конструкции усиление не производится в силу того, что в местах наплавления из-за большого объема расплавленного металла происходит перегрев, из-за которого формируются зоны внутреннего напряжения.
Читайте также: «Способы сварки швов: обзор приёмов и техник»
Если все-таки необходимо усилить стыковой сварочный шов, то сначала надо избавиться от напряженных участков, а для этого снять наплавленный металл до одного уровня с помощью шлифовки.
Усиление проводится привариванием накладок, параметры которых надо предварительно рассчитать. Формула расчета параметров таких накладок учитывает несущую способность наплава, площадь накладки, фактический размер имеющегося стыкового соединения, расчетное сопротивление стыкового компонента.
Усиление угловых стыковочных швов
Основывается процесс усиления сварного шва на увеличении длины и/или толщины сварного шва. Чтобы все сделать правильно, нужно предварительно провести вычисления, узнать величину нагрузки на узел. Напомним, что усиливать соединение нужно за счет удлинения шва, а не расширения, так как лишний объем жидкого металла в сварочной ванне вызовет излишнее повышение температуры, что крайне нежелательно.
Для того чтобы узнать длину и ширину соединительного шва, нужно рассчитать усилия и нагрузку на существующий узел. При вычислении необходимо делать поправку на то, что при наплавке будет смещен и центр тяжести.
Для усиления соединения швов, помимо непосредственной наплавки металла, также используют дополнительные элементы, приваривая их к конструкции в местах соединения. Режим работы и настройки сварочного оборудования выбираются не только с учетом характеристик металла и качеств соединения, но и диаметра электродов.
Данная работа выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ версии 2.301 (в отдельных случаях – 2.601 от 1984 года).
Читайте также: «Длина сварного шва: как правильно рассчитать»
Формирование задней поверхности при усилении сварных швов является самой большой трудностью, так, в определенных ситуациях усиление делают с зачисткой стыка заподлицо.
Если при наложении дополнительных слоев металла материал не прогревается до нужной температуры, то появляются несваренные места, из-за которых соединение получается недостаточно прочным, а в итоге ослабляется вся конструкция.
Снятие усиления сварного шва
При усилении сварного шва нередко формируется превышенная выпуклость – это избыток металла в наплаве с лицевой стороны угловых швов.
Дефект возникает в основном по двум причинам:
- нарушение технологии при сварке;
- излишне высокой скорости подачи присадочного материала.
Данные дефекты на угловых соединениях ведут к концентрации напряжения. От них избавляются с помощью шлифовки или за счет прокатывания соединений специальными роликами.
Может быть и местное превышение проплава, или избыточный проплав, – это повышенная выпуклость на внутренней поверхности односторонних швов.
Необходимость снять усиление указывается на рабочих чертежах. Обозначение представляет собой горизонтальную линию, над которой нарисован пустой круг или надпись «усиление сварного шва снять». Это говорит о том, что нужно сточить лишний наплав. Смысл такого действия в том, что наличие избыточного усиления на стыке считается дефектом, который можно и нужно устранить. Снимается он с помощью ручного шлифовального инструмента с абразивным кругом.
Для снятия усиления сварного шва на угловом и стыковом сварном соединении используют различные методы, например, излишки с углового шва снимаются, но оставляются катеты, их высота вычисляется индивидуально. На стыковых соединениях металл стачивают вровень, то есть удаляется весь выступающий материал.
Методы контроля качества сварных соединений
Существуют методы первичного и вторичного контроля. Цель первичного – это, прежде всего, предотвращение появления дефектов за счет правильно подобранных электродов и проволоки, флюса, других необходимых расходников и соблюдение определенных параметров при настройке сварочной аппаратуры.
По завершении работ проводится тщательный вторичный контроль уже готовых сварных соединений.
Рассмотрим физические способы проверки качества швов.
Радиационный метод контроля
Он предполагает проведение гамма- и рентгенографических исследований. Последние основаны на способности рентгеновского излучения проникать через металл. На полученных снимках пустое пространство можно увидеть в виде пятен или полос. Гамма-методы работают на подобных принципах, но обладают менее выраженной чувствительностью. Если при проверке обнаруживаются пористость или шлак в виде цепочек или единичных включений, шов бракуется.
Ультразвуковой метод
Ультразвуковые волны также проходят сквозь структуру металлических деталей и по-разному отражаются при этом от пустых пространств и уплотнений, это позволяет обнаруживать дефекты и выбраковывать швы плохого качества. Также можно увидеть участки, требующие усиления.
Магнитный метод
Этот метод использует способность намагниченных частиц железа под воздействием магнитного поля притягиваться к дефектным участкам. В работе применяется специальный масляный состав, в который добавлена железная стружка.
Гидравлический метод дефектоскопии
Его используют для испытания сварных швов в оборудовании, работающем под высоким давлением: в котлах и деталях трубопроводов. При испытании на конструкции подается вода и пар под давлением, непрочные и негерметичные соединения не выдерживают нагрузки.
Пневматический метод
Аналогичен предыдущему, но на конструкции подается не пар или вода, а сжатый газ.
Вакуумные методы
Они применяются только в случае отсутствия возможности воспользоваться другими способами проверки. В частности, такие методики подходят для проверки герметичности и надежности швов в различных видах емкостей:
- днища резервуаров;
- газгольдеры;
- цистерны и бочки.
Вакуум создается в специальных камерах, их располагают в области, где есть наилучший доступ к исследуемому участку сварочного шва. Из-за перепада давления раствор с мылом, которым заранее обрабатывают шов, образует пузыри, за счет чего становится понятной локализация даже самых маленьких изъянов в сварочных соединениях.
Режимы исследований определяются специальными техническими условиями и другими документами, регламентирующими параметры для объектов конкретного типа и назначения.
Читайте также: «Области применения сварки: от гаража до космоса»
Поскольку существует много методов, с помощью которых производится контроль сварочных швов на нынешних предприятиях, то подбираются они в зависимости от выпускаемых заводом изделий. Способы могут использоваться как самые простые, так и дорогостоящие. Главным критерием выбора метода является соответствие задачам по контролю качества тех или иных изделий.
Еще не придумано человечеством технологий, которые позволяли бы достичь идеального исполнения сварочных швов, поэтому так популярны методики, позволяющие при необходимости усилить соединение. На отработку таких технологий затрачивается много времени и сил, но в результате создаются методики, позволяющие получить надежные сварочные соединения, а значит, все усилия окупаются.
Усиление сварного шва помогает улучшить готовые изделия и конструкции, повысить их безопасность и эксплуатационные качества, обеспечивает работу в течение многих десятилетий.
