Пористость при сварке: причины, последствия и профилактика

Пористость сварки

Пористость сварных швов — распространенный дефект, который отрицательно влияет на качество сварки, целостность конструкции и эксплуатационные характеристики в промышленных условиях. 

Узнайте о пористости при сварке и о том, как она возникает, о последствиях и стратегиях предотвращения. Знание ключевых параметров и передовых отраслевых практик позволяет вам производить высококачественные сварные швы, сводя к минимуму дефекты.

Что такое пористость при сварке?

Пористость — это термин, используемый для описания крошечных пустот (газовых карманов), которые образуются в сварном шве при его охлаждении. Эти маленькие пузырьки ослабляют сварной шов, нарушая его механическую структуру, вызывая отказ из-за напряжения и приводя к растрескиванию.

Типы пористости

Пористость проявляется в различных формах, каждая из которых обладает своими уникальными характеристиками:

Пористость поверхности

На поверхности сварного шва видны газовые скопления; наиболее распространенной причиной пористости поверхности является недостаточное покрытие защитным газом.

Подповерхностная пористость

Внутренние пустоты были обнаружены с помощью неразрушающего контроля (НК) с использованием рентгеновского или ультразвукового контроля.

Пористость червоточины

В процессе формирования сварного шва в результате быстрого захвата газов образуются длинные трубчатые поры.

Равномерная пористость

Равномерно распределенные мелкие поры часто связаны с загрязненными материалами или неправильными параметрами сварки. Понимание этих типов помогает сварщикам эффективно выявлять и устранять пористость.

Причины пористости при сварке

Пористость возникает в сварном шве, когда газы попадают в расплавленную сварочную ванну и не могут выйти до затвердевания шва. Существует несколько причин этого дефекта: от свойств материала до неправильной технологии сварки.

Загрязнение материала

Пористость является существенной проблемой из-за загрязненных основных металлов или присадочных материалов. Распространенные загрязнители включают:

Несколько пор сварки в линию

Влажность

Вода, впитавшаяся на поверхности материала, высвобождается при сварке, образуя поры.

Масло и жир

Остатки от машинной работы или транспортировки испаряются и образуют карманы.

Ржавчина или прокатная окалина

Оксидные слои на поверхности стали не могут быть перенесены в сварочную ванну.

При сварке трубопроводов, особенно во влажных условиях, например, в нефтегазовой промышленности, удаление влаги и окислов перед сваркой путем предварительной очистки с использованием растворителей или металлической щетки имеет решающее значение.

Неправильное покрытие защитным газом

Сварочная ванна защищена от атмосферы защитным газом (например, аргоном или CO2). Некоторые примеры проблем с защитой газа:

• Низкий расход газа: Недостаточная защита приводит к проникновению азота или кислорода в сварочную ванну.
• Чрезмерный поток газа: приводит к турбулентности, которая втягивает атмосферный воздух.
• Утечка газа из газопроводов: Неисправное оборудование снижает подачу газа в зону сварки.

Для хорошего покрытия можно использовать расход газа 15–25 кубических футов в час (CFH) для сварки MIG. Отрегулируйте в зависимости от положения сварки и условий окружающей среды.

Неправильные параметры сварки

Сварочный агрегат

Такие параметры сварки, как напряжение, ток и скорость перемещения, напрямую влияют на пористость сварного шва.

Высокое напряжениеВысокое напряжение может увеличить длину дуги, что приводит к нестабильности дуги, неправильной сварке и образованию пор.

Низкий ток: Недостаточный нагрев может привести к появлению следов газов в сварном шве.

Быстрая скорость передвижения: Скорость сварки предотвращает утечку газа из расплавленной ванны.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) позволяют точно контролировать параметры в автоматизированных системах сварки, используемых в автомобилестроении, сводя к минимуму пористость при крупносерийном производстве.

Факторы окружающей среды

Внешние элементы рассеивают защитное газовое покрытие, будь то ветер или сквозняки, особенно при наружной сварке. Высокая влажность также приводит к появлению влаги, увеличивая вероятность пористости, вызванной водородом.

Влияние пористости на качество сварки

Пористость снижает механические свойства и целостность сварных швов, что особенно важно в промышленных условиях.

Снижение прочности и пластичности

Газовые карманы являются концентраторами напряжений и снижают прочность на разрыв и пластичность сварного шва. Даже небольшая пористость может привести к катастрофическому отказу в высокорисковых применениях, таких как сосуды под давлением и несущие компоненты.

Подверженность коррозии

Пористость поверхности делает сварной шов восприимчивым к воздействию окружающей среды, вызывая коррозию в экстремальных морских или химических условиях обработки.

Несоответствие стандартам

Сварочные коды для промышленности — AWS D1.1 (конструкционная сталь) или ASME Section IX (сосуды под давлением). Если пористость превышает эти пределы, сварной шов может выйти из строя в приложениях, где используются эти требования.

Как предотвратить пористость при сварке

Пористость можно предотвратить, используя правильные материалы и параметры сварки в сочетании с адекватным контролем качества. Вот конкретные действия по уменьшению пористости:

Подготовка перед сваркой

Чистые базовые материалы: 

Обезжирить, почистить металлической щеткой или отшлифовать масло, использовать и увлажнить. Ацетон используется для удаления серьезных поверхностных загрязнений с нержавеющей стали.

Сухие наполнители: 

Для сварки SMAW электроды и присадочную проволоку следует хранить в условиях контролируемой влажности. Перед использованием низководородные электроды необходимо предварительно нагреть (250–300 °C).

Осмотрите оборудование: 

Обеспечивает ли ваше оборудование стабильную подачу защитного газа (проверьте газовые линии, регуляторы и горелки на предмет утечек)?

Оптимизация параметров сварки

Помните, что настройка параметров сварки в зависимости от материала и процесса (дуговая сварка, сварка TIG или MIG) имеет важное значение:

• Сварка MIG: Для углеродистой стали используйте диапазон напряжения 18–24 В и скорость подачи проволоки 200–400 дюймов в минуту.
• Сварка ВИГ: Установите силу тока около 100–200 А для нержавеющей стали толщиной 1/8 дюйма, чтобы создать стабильную дугу и поддерживать ее.
• Скорость передвижения: 10–15 дюймов в минуту (чтобы выпустить газ)

Сварка чистых труб

Выбор защитного газа для сварки

Выбор подходящего защитного газа для материала и сварочный процесс:

• Аргон: Идеально подходит для сварки TIG нержавеющей стали и алюминия.
• Смесь аргона и CO2 (75/25): Подходит для сварки MIG углеродистой стали.
• гелий: Увеличивает проникновение в плотные материалы и требует более высоких скоростей потока.

Меры контроля качества

• Неразрушающий контроль (NDT): Используйте рентгеновские, ультразвуковые или проникающие методы для обнаружения подповерхностной пористости.
• Обучение сварщиков: Операторы должны быть сертифицированы и обучены методам предотвращения дефектов.
• Мониторинг процессов: Используйте датчики для мониторинга расхода газа в реальном времени, стабильности дуги и поведения сварочной ванны при сварке чувствительных деталей, например сосудов под давлением.

Заключение

Пористость можно предотвратить. дефект сваркиБлагодаря применению передовых методов, таких как очистка, оптимизация потока газа и использование неразрушающего контроля, сварщики могут получать высококачественные сварные швы без дефектов.

Определение и уменьшение пористости необходимо в отраслях, где надежность является непреложным фактором, гарантируя соответствие стандартам и оптимизируя структурные характеристики. Будьте в курсе новых технологий и обучения, чтобы поддерживать конкурентное преимущество в качестве сварки.

Поделитесь своим опытом борьбы с пористостью при сварке или задайте вопросы в комментариях ниже.

Экспертные услуги сварки в Boda

В Boda мы предлагаем высококачественные продукты. сварочные услуги для различных металлов. Узнайте больше о наших решениях для высокоточной сварки — получите ценовое предложение сегодня. 

FAQ

• Как устранить пористость при сварке?

Очистите базовый металл подложки, используйте соответствующий защитный газ и поддерживайте установку. Также важно хранить сварочные электроды, чтобы предотвратить попадание влаги в них. 

• Как предотвратить пористость?

Крайне важно очистить основной металл и правильно защитить сварочную ванну, используя правильный защитный газ. 

• Что является причиной пористости в 7018?

Пористость сплава 7018 вызвана увеличенной длиной дуги и влагой в покрытии электрода, которая впитывается в электрод при неправильном хранении.

• Какая степень пористости допустима в сварном шве?

AWS D1.1 допускает пористость до 3/8 дюйма в диаметре для одной поры; вы можете использовать другие стандарты для проверки допустимой пористости в соответствии с требованиями.