3.3. Дефекты формы и размеров сварных изделий и их элементов
Дефекты формы и отклонения размеров заготовок, деталей, узлов и готовых сварных изделий от значений, заданных в конструкторской или технологической документации, могут быть образованы при их изготовлении, транспортировке и хранении. Дефекты формы и размеров изделия или отдельных его элементов могут быть следствием использования не соответствующих требованиям нормативных документов, труб, листового и сортового проката, заготовок из них, а также полуфабрикатов и заготовок с дефектами формы и размеров, поставляемых по договорам с других предприятий. Причиной появления дефектов формы и размеров могут быть также деформация элементов изделий при сварке, неправильная сборка, в конструкторской и технологической документации. Примеры сварных элементов с дефектами форы и размеров представлены на рисунках 1 – 3.
Рис. 1. Смещение кромок – несовпадение верхних и (или) нижних плоскостей деталей в стыковых сварных соединениях (для труб – наружных или внутренних поверхностей)
Рис2. Перелом осей деталей – смещение между двумя свариваемыми деталями, при котором их плоские поверхности не параллельны (или не направлены под определенным углом)
4. Влияние дефектов на работоспособность сварных изделий и
необходимость обнаружения в них дефектов недопустимых размеров
По величине дефекты подразделяют на следующие группы:
- дефекты атомного строени – зоны искажений атомной решетки, содержащиеся в реальных кристаллах металлв и сплавов в огромных количествах;
- нарушение сплошности материалов микроскопического порядка. К этой группе дефектов относят микроскопические трещины, по размерам не превышающие предела разрешения оптического микроскопа (< 0,2 мкм). Они могут образовываться по границам кристаллов в процессе его роста, а также в результате напряжений, особенно знакопеременных. Субмикротрещины всегда имеются в реальном металле в том или ином количестве. Такие трещины образуются на поверхности и в глубине деталей, как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации под действием внешнего нагружения. Даже при незначительной глубине (несколько микрометров) эти трещины резко снижают прочностные характеристики детали;
- макроскопические дефекты. Это нарушения сплошности металла в виде трещин, пор и включений и ряд других дефектов сварных соединений, часто видимые невооруженным глазом. Эти дефекты особенно резко снижают прочность сварных изделий.
По результатам отечественных и зарубежных исследований установлено, что дефекты в виде пор и включений при их небольших размерах и относительно небольшой суммарной площади в сечении шва практически мало влияют на статическую прочность неразъемных соединений. Однако это относится только к пластичным металлическим материалам и малонагруженным соединениям.
Если швы имеют концентраторы в виде резкого усиления или несовпадения (смещения) кромок, то поры и включения с суммарной площадью более 5% сечения шва, особенно при наличии остаточных напряжений, могут существенно повысить опасность усталостных разрушений конструкций при знакопеременных и вибрационных нагрузках. Особенно опасны при таких нагрузках дефекты в виде подрезов, трещин, несплавлений и непроваров. Последние виды дефектов, а также сквозные поры и свищи часто становятся причиной разрушения сварных изделий при эксплуатации, нарушения герметичности сварных сосудов, аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением. Поэтому контроль качества с целью обнаружения несплавлений, трещин и других дефектов недопустимых размеров в сварных конструкциях является обязательным при их изготовлении и монтаже на местах эксплуатации.
Виды и размеры недопустимых дефектов указываются в государственных и отраслевых регламентирующих документах для каждого вида и категории сварных изделий и сооружений ответственного назначения. В этих же документах для изделий и сооружений ответственного назначения указываются рекомендуемые методы обнаружения дефектов и методы испытания готовой продукции. Дополнительные требования к качеству продукции (но не менее жесткие, чем в РД) могут быть указаны в конструкторской документации.