Методическая разработка на тему: Дефекты сварных соединений и причины их возникновения.

ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ № 113                                                     ФИЛИАЛ № 10   МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА    Тема: ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ  Разработал мастер производственного обучения первой квалификационной категории                                                     В.В. Четырев   1 п. Ударный 2017 г.  1. Аннотация        Данный материал представляет собой методическую разработку урока по ПМ.01. «Подготовительно   –   сварочные   работы   и   контроль   качества   сварных   швов   после сварки»   профессии   Сварщик   (ручной   и   частично   механизированной   сварки (наплавки)).   Тема   урока   «Дефекты   сварных   соединений   и   причины   их возникновения».   Эта   тема   занимает   важное   место   в   подготовке высококвалифицированного   специалиста, обладающего высокой профессиональной мобильностью,   способностью   быстро   адаптироваться   к   новым   условиям   труда, уверенно владеющего профессиональными умениями и навыками. Изучив эту тему, обучающиеся будет знать: причины возникновения дефектов при сварке, способы их устранения и предупреждения. Теоретические  знания, по  этой  теме  обучающиеся смогут закрепить на уроках производственного обучения. 2 2. Введение Надежность   эксплуатации   сварных   соединений   зависит   от   их   соответствия нормативно­технической   документации,   которая   регламентирует   конструктивные размеры и формы готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений.         Сварные соединения, выполненные в производственных условиях, могут иметь отступления   от   заданных   размеров,   форм   и   свойств.   В   процессе   эксплуатации изделий эти отступления могут привести к разрушению сварных швов и даже всей конструкции.   Отклонения   от   установленных   норм   и   требований,   приводящие   к снижению прочности, эксплуатационной надежности и точности, а также ухудшению внешнего вида изделия называется дефектами сварных соединений. Задача контроля сварки   заключается   в   выявлении   причин   возникновения   дефектов   и   разработке мероприятий, направленных на устранения этих причин. 3 Содержание 1. Аннотация……………………………………………………………………..2 2. Введение ………………………………………………………………………3 3. План урока …………………………………………………………………....5 4. Основная часть. 4.1. Общие сведения ……………………………………………………………6 4.2 Трещина сварного соединения………………………………………………...7 4.3. Свищи……………………………………………………………………………….7 4.4. Поры………………………………………………………………………………7­8 4.5. Непровар……………………………………………………………………………8 4.6. Прожог……………………………………………………………………………8­9 4.7. Шлаковые включения……………………………………………………………9 4.8. Брызги электродного металла…………………………………………………...9 4.9. Поверхностное окисление……………………………………………………….10 4.10. Подрез…………………………………………………………………………….10 4.11. Дефекты формирования сварного шва……………………………………10­12 4.12. Усадочная раковина………………………………………………………….…12 4.13. Вогнутость корня шва…………………………………………………………..13 4.14. Смещение кромок……………………………………………………………….13 5. Заключительная часть. 5.1. Закрепление изученного материала……………………………………………14 5.2. Подведение итогов урока ………………………………………………………..14 5.3. Домашнее задание ………………………………………………………………..14 6.  Используемая литература…………………………………………………………15 7.  Приложения 1,2,3 ……………………………………………………………….15­17 4 3. План урока.   ТЕМА УРОКА: «Дефекты сварных соединений и причины их возникновения».   Цели урока:   обучающие  –  познакомить обучающихся  с дефектами сварных соединений,                            дать им классификацию и условное обозначение; развивающие                              и умение применять полученные знания на практике; воспитательные  –  прививать интерес к профессии сварщика,                               ответственность   за свой труд, бережное отношение к оборудованию.    –  развивать технологическую культуру, логическое мышление Изучив данный учебный элемент, обучающиеся  будут  знать:  основные дефекты сварных соединений;  причины возникновения дефектов в сварных соединениях. Сопутствующие учебные элементы и пособия, презентация для повторения и   закрепления изученного материала:  «Типы сварных соединений».  «Виды дефектов сварных соединений». Тип урока: комбинированный Форма урока: метод беседы с использованием объяснения Материально – техническое оснащение: плакаты – карточки  «Дефекты сварных  соединений»,                   «Классификация сварных швов», образцы сварных  соединений, карточки с заданием,  компьютер, мультимедийный проектор   1. Организационный этап – 2 мин Ход урока 5 Отметить отсутствующих учащихся на уроке Проверка наличия тетрадей Сообщение темы урока и разъяснение целей 1. Актуализация опорных знаний – 10 мин       Задания для проверки ранее  изученного  материала  (приложение №1,2,3) 2. Формирование новых знаний – 20 мин  (презентация)       4. Закрепление изученного материала – 10 мин       5. Подведение итогов урока – 2 мин       6. Домашнее задание – 1 мин   ОСНОВНЫЕ   ДЕФЕКТЫ   СВАРНЫХ   ШВОВ   И   ПРИЧИНЫ   ИХ 4. ВОЗНИКНОВЕНИЯ 4.1. Общие сведения Данный   учебный   элемент   охватывает   основные   дефекты   сварных   соединений   и причины, вызывающие их появление в процессе ручной дуговой сварки (сварка покрытыми металлическими электродами). Учебный элемент содержит используемые в науке, технике и производстве термины и   определения   основных   понятий   в   области   сварки   металлов,   которые   применяются   в документации всех видов научно­технической, учебной и справочной литературе. Основные понятия К   дефектам   сварных   соединений   относятся   различные   отклонения   от установленных норм и технических требований к размерам, форме и свойствам сварных соединений,   которые   уменьшают   прочность   и   эксплуатационную   надежность   и   могут привести к разрушению сварного соединения и всей конструкции. В процессе изготовления сварного соединения в металле шва и околошовной зоне могут быть получены сварочные дефекты. По характеру залегания дефекты в сварных соединениях делятся  на внешние и внутренние. несоответствие   геометрических   размеров   сварного   шва   (избыточное   или Внешние дефекты  — это дефекты, выявленные при внешнем осмотре и измерительном контроле сварного соединения. Внешние дефекты:  недостаточное усиление, неравномерность ширины и (или) высоты шва);       неравномерная грубая чешуйчатость; западания между валиками; брызги металла; прожоги; незаплавленные кратеры; подрезы основного металла; 6       поры (одиночные, скопление, цепочки); шлаковые включения (одиночные, скопление, цепочки); трещины; непровары корня шва; проплавление; вогнутость корня шва. Внутренние  дефекты  —   это   дефекты,  выявленные   при   использовании  неразрушающих методов контроля таких, как радиографический контроль, ультразвуковой контроль.  Внутренние дефекты;     поверхность. непровары между свариваемыми кромками; непровары в корне шва; внутренние трещины; поры   и   шлаковые   включения   (одиночные,   скопления,   цепочки),   не   выходящие   на 4.2 Трещина сварного соединения — дефект сварного соединения в виде разрыва металла в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах. К трещинам сварного соединения относятся: продольная трещина ­ трещина, ориентированная вдоль оси сварного шва; поперечная   трещине   —   трещина,   ориентированная поперек оси сварного шва. —   разветвленная   трещина   —   трещина,   имеющая ответвления в различных направлениях;  —   радиальная   трещина   —   несколько   трещин   разного направления,   исходящих   из   одной   точки,   они   могут располагаться   в   металле   сварного   шва,   в   зоне термического влияния, в основном металле; — кратерная   трещина   —   трещина   (продольная, поперечная,   разветвленная)   в   кратере   валика   (слоя) сварного шва.     сварочных применяемых нарушение разработанной технологии сварки; Причины появления трещин: — — несоответствие материалов; — склонность свариваемого металла к закалке; — высокие скорости охлаждения сварного соединения; — сварка изделия при низкой температуре. Причина появления кратерной трещины — резкий обрыв сварочной дуги. Категория дефекта: недопустимый дефект. Исправление: вырезка, вышлифовка до полного удаления дефекта с последующей заваркой. 7 4.3. Свищи Свищ в сварном шве — дефект в виде воронкообразного углубления в сварном шве. Причины появления свища: — плохая подготовка сварных кромок под сварку (наличие ржавчины, масла и т. д.) и как результат обильное местное выделение из металла сварочной ванны газов в момент его затвердевания. Категория дефекта: недопустимый дефект.  Исправление:  высверловка,   вышлифовка   до   полного   удаления   с   последующей заваркой. 4.4. Поры Пора в сварном шве — дефект сварного шва в виде полости округлой формы, заполненной газом. Цепочка   пор   в   сварном   шве   —   группа   пор   в   сварном   шве, расположенных в линию. Скопление пор в сварном шве – группа близко расположенных пор. Причины появления пор: — сварка   увлажненными   (непросушенными)   покрытыми электродами; — плохая   подготовка   кромок   под   сварку   (наличие ржавчины, масла, краски и др. загрязнений); — завышение скорости сварки. Категория   дефекта:  цепочка   пор,   отдельно   стоящая   пора   (поры)   —   допускаются   при выполнении требований «Нормативно­технического документа» (НТД) на данное изделие. Скопление пор — недопустимый дефект. Исправление:   для   плоских   элементов  —   вышлифовка,   механическая   строжка   или фрезеровка,   воздушно­дуговая   строжка   (ВДС)   угольными   электродами   с   последующей заваркой. Для трубных элементов — выборка дефектов на токарном станке с последующей заваркой. 4.5. Непровар кромок и несплавления между кромками и валиками   или   между   валиками   сварного  соединения. Непровар  —   дефект   в   виде   несплавления   в   сварном соединении   вследствие   неполного   расплавления   кромок или   поверхностей   ранее   выполненных   валиков   сварного шва. Причины непровара свариваемых между собой кромок: — заниженный зазор между свариваемыми кромками; — завышенное притупление кромок; 8 — малый угол скоса кромок; — завышение скорости сварки; — смещение электрода с оси стыка; — недостаточная сила сварочного тока; — неравномерная величина притупления кромок по длине стыка; — новые валики (или слои) выполняются по слою предыдущего металла с неудаленным сварочным шлаком при многослойной сварке; — недостаточно точное направление электрода относительно предыдущего валика (или слоя) при многослойной сварке; — блуждание сварочной дуги (магнитное дутье). Категория   дефекта:  недопустимый   дефект,   кроме   случая,   когда   чертежом разрешается непровар корня шва. Исправление: при небольших объемах работ — вышлифовка, при больших объемах работ — механическая строжка, фрезеровка на станке или воздушно­дуговой сторожкой, выплавка газовой резкой с последующей заваркой. 4.6. Прожог Прожог сварного шва — дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны. Причины прожога: — завышенный сварочный ток; — малое притупление свариваемых кромок; — неравномерный   зазор   по   длине   между   свариваемых кромок; — малая скорость сварки; — неравномерная величина притупления кромок по длине стыка. Категория дефекта: недопустимый дефект. Исправление: зашлифовка с двух сторон с последующей заваркой. 4.7. Шлаковые включения Шлаковые включения сварного шва — дефект в виде вкрапления шлака в сварном шве. 9 Причины появления шлаковых включений: — завышение скорости сварки; — плохая подготовка кромок под сварку; — плохо отбита шлаковая корка предыдущего (нижнего) слоя, — большая длина сварочной дуги. Категория дефекта: цепочка шлаковых включений, отдельное шлаковое включение —   допускаются   при   выполнении   требований   нормативно­технической   документации   на данное изделие. Скопление шлаковых включений — недопустимый дефект. Исправление:   для   плоских   элементов   —   вышлифовка   (отдельно   стоящий   и скопление   шлака)   механическая   и   воздушно­дуговая   строжка   (ВДС)   (цепочки   шлака)   с последующей заваркой. Для трубных элементов — вышлифовка (отдельно стоящий или скопление шлака), выборка на токарном станке (цепочки шлака) с последующей заваркой. 4.8. Брызги электродного металла Брызги   металла   —   дефект   в   виде   капель   на поверхности сварного соединения. Причины появления брызг металла: — завышенный сварочный ток; — большая длина сварочной дуги; — магнитное дутье; — некачественно   изготовленный   электрод (эксцентричность покрытия). Категория дефекта: недопустимый дефект.  Исправление:  срубить   зубилом   и   молотком,   с   последующей   зашлифовкой   мест удаления. 4.9. Поверхностное окисление Поверхностное   окисление   сварного   соединения   — дефект   в   виде   окалины   или   пленки   окислов   на   поверхности сварного соединения. Причины появления окисной пленки: — плохая защита металла от воздуха; — преждевременное удаление слоя шлаковой корки со сварного шва; — перегрев металла. Категория дефекта: условно допустимый дефект. Исправление:   если   нет   особых   требований   к   окисной   пленке   на   чертеже, допускается не удалять. В противном случае — зачистка вручную металлической щеткой или с помощью шлифовальной машины. 4.10. Подрез Подрез зоны сплавления — дефект в виде углубления по линии 10 сплавления сварного шва с основным металлом Подрезы   зоны   сплавления:   как   правило   —   двусторонний   при   сварке   стыкового   шва,   и односторонний на вертикальной плоскости при сварке углового шва. Причины появления подреза: — низкая квалификация сварщика (неправильные поперечные движения концом электрода); — смещение электрода в сторону вертикальной стенки при сварке углового шва (подрез вертикальной стенки); — завышение сварочной дуги; — завышенная скорость сварки; — эксцентричность покрытия электрода. Категория дефекта: недопустимый дефект. Исправление: расшлифовка (сглаживание) подрезов или их подварка. 4.11. Дефекты формирования сварного шва К дефектам формирования сварного шва относятся: — наплыв в сварном соединении — дефект в виде натекания металла   шва   на   поверхность   основного   металла   или   ранее выполненного валика без сплавления с ним; — углубление между валиками — это продольная впадина между двумя соседними валиками шва; —грубая   чешуйчатость   —   поперечные   или   округлые углубления   на   поверхности   валика,   образовавшиеся вследствие   неравномерности   затвердевания   металла сварочной ванны; —кратер  — дефект в виде полости или впадины, образовавшийся при усадке расплавленного металла при затвердевании, располагается в местах резкого обрыва дуги или окончания сварки; 11 —  превышение усиления сварного шва  — избыток наплавленного металла на лицевой стороне (сторонах) стыкового шва; — превышение   выпуклости   сварного   шва   —   избыток наплавленного металла на лицевой стороне углового шва; — местное   превышение   проплавления   сварного   шва   – местный   избыточный   проплав   (с   внутренней   стороны одностороннего шва); — протёк сварного шва — стекание металла вследствие действия силы тяжести — неполностью   заполненная   разделка   кромок  — продольная   непрерывная   или   прерывистая   вогнутость   на поверхности   сварного   шва   из­за   недостаточного   количества присадочного металла; — асимметрия   углового   шва   ­   несоответствие фактического значения катета шва заданному значению; —   неравномерная   ширина   шва   —   чрезмерное колебание ширины шва —   неравномерная   высота   шва   —   чрезмерная   неров­ ность наружной поверхности шв — плохое   возобновление   шва неровность —     поверхности   месте в возобновления сварки. местная   Причины   появления формирования   дефектов 12 сварного шва: такие дефекты формирования сварного шва, как неплавные  сопряжения сварных швов и сварного шва с основным металлом, неравномерность высоты (катета) и ширины шва, наплывы, неравномерная чешуйчатость получаются при: — неправильном выборе режима сварки; — в результате низкой квалификации сварщика; — из­за низкого качества сборки узла. Причины появления незаверенного кратера: — низкая квалификация сварщика; — резкий обрыв сварочной дуги. Категория   дефекта:   наплыв   (натекание),   превышение   усиления   сварного   шва, местное  превышение  проплавления, асимметрия  углового  шва, неравномерная  ширина и высота шва, плохое возобновление шва, углубление между валиками, грубая чешуйчатость —   допускаются   при   выполнении   требований   нормативно­технической   документации   на данное изделие. Исправления: подшлифовка. Углубления и грубую чушуйчатость подшлифовать (сгладить) и (или) подварить. Категория дефекта: кратер — недопустимый дефект. Исправление: подшлифовать и подварить. Категория   дефекта:   протёк   сварного   шва,   неполностью   заполненная   разделка кромок — недопустимый дефект. Исправление: подварить. 4.12. Усадочная раковина Усадочная   раковина   сварного   шва:  дефект   в виде   полости   или   впадины,   образованный   при   усадке металла   шва   в   условиях   отсутствия   питания жидким металом. Причины появления усадочной раковины: местное   засорение   металла   сварочной   ванны легкоплавкими   веществами   на   основе   серы, фосфора и др. Категория   дефекта:   недопустимый дефект. Исправление: подшлифовка. 4.13. Вогнутость корня шва Вогнутость   корня   шва   —   дефект   в   виде   углубления   на   поверхности   обратной стороны сварного одностороннего шва. Причины появления вогнутости корня шва: — завышенный зазор между свариваемыми кромками; — недостаточная величина сварочного тока; — завышенная скорость сварки. Категория   дефекта:  допускается   при   выполнении   требований   нормативно­ технической документации на данное изделие. Исправление: подшлифовка и подварка. 13 4.14. Смещение кромок Смещение сваренных кромок ()  — неправильное положение сваренных кромок друг относительно друга. Причины появления смещения кромок: (некачественная) — неправильная     сборка деталей под сварку; — некачественная прихватка; — недостаточное количество прихваток; — неравномерное распределение прихваток. Случайное   оплавление   основного   металла   в результате   зажигания   дуги   или   гашения   (прижог)  — дефект в виде повреждения поверхности основного металла, примыкающего   к   сварному   шву;   возникает   в   результате случайного   или   преднамеренного   возбуждения   дуги   вне разделки соединения. Причина появления прижогов: — низкая квалификация сварщика. Категория дефекта: недопустимый дефект. Исправление: зачистка мест прижога до «здорового» металла   5.1. Закрепление изученного материала: 1. Что называется трещиной?  (Дефект сварного соединения в виде разрыва металла в сварном шве и (или) прилегающих к  ниму зонах). 2. Что называется порой?  (Дефект сварного шва в виде полости округлой формы, заполненной газом). 3. Что называется непроваром кромок? (Дефект в виде несплавления в сварном соединении, вследствие неполного расплавления  кромок) 4. Что называется прожогом? 14 (Дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны). 5. Что такое шлаковое включение? (Дефект в виде шлака в сварном шве). 6. Что называется подрезом? (Дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом). 7. Что такое кратер? (Дефект в виде воронкообразного углубления в середине сварного шва). 8. Что называется прижогом? (Дефект в виде местного повреждения поверхности основного металла, возникшее в  результате случайного или преднамеренного возбуждения дуги вне разделки соединения). 9. Каковы причины появления брызг электродного металла? (Большая длина сварочной дуги). 5.2.  Подведение  итогов  урока.                                       1) Заключение  о  качестве  знаний  учащихся 2) Выставление  оценок  за  работу  на  уроке                                                  5.3. Домашнее задание. Проанализировать   причины   возникновения   дефектов   сварных   соединений   на   уроках производственного обучения: ­ вид изделия; ­ вид сварного соединения; ­ вид сварного шва; ­ причины возникновения дефекта. Мастер производственного обучения                                                      В.В. Четырев ЗАДАНИЕ №1 СВАРНЫЕ ШВЫ Эталон ответов Приложение №1 15 Стыковое  Угловое  Нахлесточное  Торцовое  Тавровое  сварное соединение  двух элементов,  примыкающих друг к другу торцевыми  поверхностями.  сварное соединение  двух элементов,  расположенных под  углом и сваренных в  месте примыкания  краев. сварное соединение,  в котором сваренные  элементы  расположены  параллельно и  частично  перекрывают друг  друга.  сварное соединение  двух элементов, в  котором боковые  поверхности  сваренных элементов примыкают друг к  другу. сварное соединение,  в котором торец  одного элемента  примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого  элемента.  ЗАДАНИЕ №2 Приложение №2 16 ВИДЫ ШВОВ И ИХ КРАТКОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ Эталон ответов В лодочку  Нижнее Потолочные Полугоризонтальные Горизонтальное Полувертикальное Вертикальные Полупотолочные ЗАДАНИЕ №3 Приложение №3 17 КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ФОРМЕ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Эталон ответов Швы подразделяются: нормальные выпуклые (усиленные) вогнутые (ослабленные) 18 ТРЕЩИНЫ Приложение №4 19 МИКРОТРЕЩИНА ПРОДОЛЬНАЯ ТРЕЩИНА 20 ПОПЕРЧНАЯ ТРЕЩИНА 21