Vady svarů – typy, příčiny a odstranění

Jak se zlepšuje, svařování se stává hlavní metodou spojování kovových dílů ve většině průmyslových odvětví. Včetně: armády, dopravy, stavebnictví a dokonce i vesmíru. Zapojení do těchto kritických průmyslových odvětví vyžadovalo vysokou úroveň kvality a spolehlivosti svařování. To dalo impuls k rozvoji vědy o kvalitě svarů a způsobech její kontroly.

Aby bylo možné vyvinout metody boje proti defektům, je třeba je pečlivě prostudovat, klasifikovat a popsat.

Druhy vad svaru

Celá řada defektů již byla dobře prostudována a popsána. Pro větší pohodlí jsou rozděleny do tří skupin:

• vnější (vnější) – prověšení, podřezání, praskliny, krátery;
• vnitřní – nedostatek penetrace, pórovitost, cizí inkluze;
• skrz – popáleniny, praskliny.

Vnější vady

Trhliny

Existují horké a studené trhliny. Příčinou vzniku horkých trhlin je smrštění kovu během chlazení svarové lázně nebo změna složení kovu během procesu svařování. Různé kovy a slitiny mají větší či menší sklon k tvorbě horkých trhlin. Je to do značné míry dáno přítomností chrómu a uhlíku v jejich složení. Čím méně uhlíku a legujících přísad v oceli, tím lepší je obecně její svařitelnost a tím menší je pravděpodobnost vzniku trhlin za tepla.

Studené trhliny mají odlišný charakter tvorby. Mohou nastat, když se šev ochladí v rozmezí 500 – 700 C 0. Mohou se také objevit po ochlazení produktu na pokojovou teplotu. Mechanismem jejich vzniku jsou zbytková napětí a důvodem je zpevnění chladícího švu a tepelně ovlivněné zóny.

Příliv

Nedodržení základních parametrů svařování vede k takovému jevu, jako je příliv. V tomto případě přebytečný roztavený kov teče na studený okraj, ale nepřipojuje se k němu. Tato nevýhoda není kritická a je povolena u nekritických návrhů. Na kritických strukturách se odstraní brusným nástrojem, čímž se dosáhne hladkého přechodu od švu k základnímu kovu.

Podříznutí

Souvislé nebo střídavé prohlubně podél svaru se nazývají podříznutí. Velmi oslabují šev, takže jsou klasifikovány jako nepřijatelné vady.

Příčinou je vysoká rychlost krystalizace a špatná smáčivost základního kovu. Nejpravděpodobnější příčiny jsou:

• nadměrné napětí oblouku;
• nadměrná rychlost vedení elektrody;
• nepřesné vedení elektrody;
• nadměrná síla proudu.

Kromě přísného dodržování svařovacího režimu se doporučuje bezprostředně před svařováním zahřát základní kov, což zlepšuje smáčivost.

Kráter

Existují dva hlavní podtypy kráterů. První vzniká při náhlém přetržení oblouku, nejčastěji na konci švu. To je velmi častý jev svářeči dobře znají a eliminují jej krátkodobým svařováním. Druhý typ kráterů se vytváří na libovolném místě v důsledku smršťování kovu během ochlazování. Jeho nebezpečí spočívá v tom, že zpravidla není okamžitě detekován.

Vnitřní vady

Nedostatek penetrace

Nedostatek penetrace jsou vizitkou svářečů začátečníků, jedná se o tzv. vnitřní vady svarových spojů, které lze odhalit pouze radiačním nebo ultrazvukovým testováním. Nebezpečí nedostatečné penetrace se projevuje výrazným snížením pevnosti švu, což jej činí nepřijatelným pro jakékoli struktury.

Příčinou nedostatečného průniku může být slabý proud nebo rychlý pohyb elektrody. Oba nedodávají na místo svařování dostatečnou energii potřebnou k úplnému roztavení kovu. Doprovodnými faktory nedostatečné penetrace může být vnikání oxidů nebo strusky do svarové lázně nebo nesprávné řezání hran. Následky se odstraňují odstraněním vadné oblasti a opětovným zavařením.

Pórovitost

Nejčastější a nejsložitější vada ve svarech. Jeho fyzika není složitá – jde o tvorbu vzduchových bublin v oblasti svarové lázně a jejich fixaci v kovu po jeho vychladnutí a vykrystalizaci. Důvody tohoto jevu jsou velmi rozmanité, což komplikuje boj proti němu:

• elektrody vyrobené v rozporu s technologií;
• škodlivý účinek některých strusek, vyjádřený v přívodu plynů do svařovací zóny;
• zastavení krystalizace kovu;
• přítomnost silných deoxidačních činidel v povlaku elektrody.

Existuje tolik způsobů, jak bojovat s nedostatečným pronikáním, kolik je důvodů pro jejich výskyt. Především hlídají nejpřísnější dodržování technologie, a to jak svařování, tak výrobu elektrod. Bezprostředně před započetím práce se doporučuje kalcinovat elektrody při teplotě 150 – 350 C 0 podle druhu povlaku elektrod. Svařování krátkým obloukem pomáhá snížit množství rozpuštěných plynů.

Zahraniční inkluze

Tato vada snižuje pevnost švu. V zásadě se nacházejí vměstky oxidů kovů, strusky a wolframu (při svařování argonovým obloukem wolframovou elektrodou).

Prostřednictvím defektů

Propálení

Tvoří se při nízké rychlosti elektrody nebo vysokém svařovacím proudu. Do svarové lázně je přiváděna nadměrná energie. Velké množství kovu se roztaví do své plné hloubky a jednoduše se nalije do vzniklého otvoru. Zvětšená mezera mezi svařovanými díly bude sloužit jako další podmínka pro vytvoření propálení. Způsob odstranění této závady je zřejmý – svaření otvoru.

Metody kontroly kvality

Svařování kovu provázejí různé vady svaru, což je ve většině případů nepřijatelné a je nutné je odstranit. Aby se ale závada odstranila, musí být nejprve odhalena. Existuje mnoho metod pro odhalování defektů. Zde jsou některé z nich:

• vizuální měření;
• záření;
• ultrazvukové.

Nejstarší a nejdostupnější metoda kontroly se nazývá vizuální měření. Sada nástrojů se skládá z několika desítek základních měřících přístrojů (pravítka, lupy, mikroskopy atd.). Metoda má své výhody: jednoduchost, nízkou cenu a možnost dvojí kontroly. Mezi výrazné nevýhody patří nízká spolehlivost a nemožnost odhalit vnitřní vady. Pokud je nutné kontrolovat vnitřní vady, používají se přesnější metody.

Jednou z široce používaných metod monitorování vnitřních defektů je detekce radiačních vad, založená na vlastnostech ionizujícího záření. Nejznámější z nich jsou rentgenové a Y-záření. Pomocí speciálních zářičů jsou tato záření vedena přes předmět studia (v našem případě svar) do detektoru, který zaznamená výsledek. Pro kontrolu švů se jako detektor používá rentgenový film, na kterém je velmi jasně vidět vnitřní struktura spoje.

Ultrazvukové testování je založeno na průchodu zvukových vibrací s frekvencí nad 20 kHz zkoumaným objektem. Pokud mají takové předměty vnitřní zóny s hustotou odlišnou od hustoty hlavního materiálu (nedostatek průniku, póry, praskliny, dutiny), dochází k odrazu ultrazvuku. Charakteristiky odraženého signálu jsou předávány speciálními programy a zobrazovány na monitoru ve formě vizuálního obrázku, který ukazuje zóny výskytu, hloubku a velikost defektů.