Деев - Дефекты сварных швов

Дефекты сварных швов / Деев F. Ф., Пацкевич И. Р.— Киев : Наук. думка, 1984.— 208 с.

Книга посвящена вопросам образования дефектов в сварном шве. В монографии рассмотрены классификация основных дефектов сварных швов и их влияние на работоспособность сварных соединений и конструкций. Рассмотрено формирование сварных швов и образование дефектов формы швов, подрезов, непроваров, прожогов. Обобщены современные представления о природе образования в швах неметаллических включений, пор, горячих и холодных трещин. Описываются физико-химические процессы образования, укрупнения и удаления из сварочной волны неметаллических включений и газовых пузырей. Отмечается роль смачивания и адсорбционных процессов в образовании кристаллизационных трещин.

Определено влияние поверхностных явлений на образование и развитие дефектов.

Для научных и инженерно-технических работников, занятых в области металлургии и технологии сварочного производства и контроля качества сварочных конструкций; может быть полезна аспирантам и студентам вузов.

Ил. 64. Табл. 19. Библиогр.: с. 190—206 (348 назв.).

© Издательство «Наукова думка», 1984

ПРЕДИСЛОВИЕ

Повышение качества сварных изделий является одной из основных задач на современном этапе развития сварочного производства. Как известно, работоспособность сварных соединений и сварных конструкций в целом во многом определяется качеством сварных швов: характером их макро- и микроструктуры, однородностью химического состава, наличием в них дефектов. С увеличением числа способов сварки, видов используемых конструкционных и сварочных материалов возрастает количество факторов, влияющих на возникновение дефектов, усложняются процессы их образования. В таких условиях изучение причин образования различных дефектов в многообразных конкретных случаях становится возможным лишь на базе достаточно полного учета основных физико-химических процессов, протекающих в сварочной зоне, и влияния этих процессов на образование дефектов сварного соединения.

Хотя отдельные вопросы влияния физико-химических процессов на образование различных дефектов рассматривались во многих монографиях и научных статьях, имеющийся материал по данному вопросу не систематизирован. К тому же довольно часто вопросы образования дефектов в сварных соединениях носят описательный характер.

В данной книге излагаются причины и условия образования наиболее часто встречающихся дефектов сварных швов (неблагоприятной формы шва, непроваров, подрезов, прожогов, неметаллических включений, пор, кристаллизационных, полигонизационных и холодных трещин) с учетом протекающих при сварке физико-химических процессов. При этом основное внимание уделено дуговым способам сварки как наиболее распространенному технологическому процессу.

Так как процесс образования некоторых дефектов и качество шва зависят от его структуры, рассмотрены вопросы кристаллизации металла, сегрегации примесей и т. д. Кроме того, изучена роль и механизм различных физико-химических процессов на отдельных этапах образования дефектов сварных швов, отмечена важная роль поверхностных свойств материалов и поверхностных явлений, протекающих на границах контактирующих фаз, на образование и развитие дефектов в сварных швах.

Рассмотрены процессы удаления неметаллических включений и газовых пузырей из металла сварочной ванны и связь этих процессов с физическими свойствами металла, а при сварке—с применением флюсов со свойствами металла и шлака.

Кратко, поскольку эти дефекты в сварочном шве встречаются реже, изложены основы процессов образования пслигонизациснных (псдсолидусных) и холодных трещин.

Авторы надеются, что представленный материал позволит более полно разобраться в природе образования различных дефектов в сварных швах, а значит, и выбрать пути для их уменьшения и устранения. Поскольку некоторые положения о процессах образования дефектов в сварных швах высказаны впервые, вполне возможно, что они вызовут сомнения или возражения читателя. Авторы будут признательны всем, кто выскажет свое мнение о данной работе.

Глава I

ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ ШВОВ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В настоящее время вопросы надежности работы сварных конструкций приобретают все большее значение. Связано это со сложными условиями работы конструкций, обусловленными повышением рабочих напряжений, расширением температурного интервала эксплуатации, работой конструкций в различных агрессивных средах, применением сварки для изготовления конструкций, конфигурация и размеры которых создают возможность возникновения опасных концентраций напряжений и т. д. Все чаще сварщикам приходится иметь дело с высокопрочными материалами и материалами, обладающими высокими химической активностью и температурой плавления.

Это требует знания факторов, влияющих на изменение прочности металла в процессе сварки, и степени влияния различных дефектов на процесс разрушения металла.

1. Разрушение металла и факторы, влияющие на этот процесс Как известно, разрушение металла обусловлено разрывом связей между атомами. При этом, согласно расчетам, теоретическая прочность металлов оказывается в сотни раз выше, чем их реальная прочность. Испытания показывают, что прочность металла, близкая к теоретической, может быть получена только в нитях диаметром 1 мкм. Увеличение диаметра испытуемого образца приводит к резкому снижению его прочности. Например, для железных нитей диаметром 1,6 и 15 мкм прочность соответственно равна 13 132 и 686 МПа [127].

Для образцов такого размера наблюдаемое снижение прочности, очевидно, связано в первую очередь с несовершенствами строения кристаллической решетки. Эти несовершенства, создавая геометрические и энергетические неравномерности, определяют основные механические свойства металлов [128].