Z racji mojego wykształcenia chce przybliżyć dzisiaj dość osobliwy temat. Grupa odbiorców będzie za pewne dość wąska, ale zagadnienie jest dość istotne z punktu widzenia zapewnienia jakości i bezpieczeństwa. Najbardziej uniwersalną metodą łączenia metali jest proces spawania. W wyniku tego procesu dochodzi do przetopienia łączonych elementów oraz zazwyczaj spoiwa i powstaje spoina. Niekiedy spoina ta posiada niezgodności spawalnicze, które mogą osłabiać połączenie. Jeżeli jesteś kontrolerem jakości lub inżynierem jakości spoin to ten artykuł jest dla Ciebie. Jakie są rodzaje wad i jak je klasyfikować dowiesz się poniżej.
Niezgodności spawalnicze a wady spawalnicze
Literatura jasno rozróżnia wady spawalnicze od niezgodności spawalniczych. Wada spoiny oznacza niespełnienie wymagań i oczekiwań ustalonych przed procesem spawania. Wady dyskwalifikują spoinę, wymagana jest jej naprawa. Niezgodności spawalnicze mogą być w pewnym stopniu akceptowalne. Czym jest niezgodność?
Niezgodnością spawalniczą określa się taką niedoskonałość złącza, która odbiega od idealnej jakości złącza pod względem budowy i kształtu. Niezgodność spawalnicza może stanowić lub też stanowi zagrożenie obniżenia własności eksploatacyjnych konstrukcji. Niezgodność spawalnicza może być dopuszczalna, gdy wymiar niezgodności nie przekracza wymiaru granicznego według obowiązującej normy lub przepisu.
Podział niezgodności spawalniczych
Niezgodności spawalnicze dzieli się ze względu na położenie oraz na wielkość niezgodności. Wszystkie niezgodności spawalnicze znajdujące się na jej powierzchni przyjęto nazywać zewnętrznymi lub odkrytymi. Jesteśmy je w stanie weryfikować i kontrolować za pomocą wizualną lub nieniszczących badań stwierdzających wady zewnętrzne np. badanie penetracyjne PT. Drugi rodzaj niezgodności spawalniczych ze względu na położenie, to jak się możecie domyślać, wady ukryte, wewnętrzne. Są to wszystkie wady znajdujące się w spoinie, jedyny sposób ich weryfikacji to badania ultradźwiękowe UT, rentgenowskie RT, badania metalograficzne czy prądów wirowych.
Przyjęto również podział ze względu na wielkość wad. Niezgodności spawalnicze dzieli się na makroskopowe i mikroskopowe. Niezgodności makroskopowe spoin to takie, które można dojrzeć nieuzbrojonym okiem lub przy powiększeniu 25x oraz przy zastosowaniu badań nieniszczących. Niezgodności mikroskopowe spoin weryfikowane są w trakcie badań przy użyciu mikroskopu, głównie stwierdza się je przy badaniach metalograficznych.
Przyczyny powstawania niezgodności spawalniczych
Z punktu widzenia przyczyn powstawania niezgodności spawalnicze można zaklasyfikować do trzech grup. Wszystkie z nich opisane zostaną w punktach poniżej. Przygotowałem również ilustrację ułatwiająca zrozumienie wad.
Niezgodności spawalnicze wynikające z nieprawidłowego przebiegu procesu spawalniczego lub nieodpowiednich warunków technologicznych:
- niezgodności kształtu i powierzchni
- niezgodności przetopu
- przyklejenia
- wtrącenia stałe niemetaliczne lub metalowe
Niezgodności pochodzenia metalurgicznego:
- pęknięcia i mikropęknięcia
- pustki gazowe
- jamy skurczowe
- segregacja składu chemicznego
- niekorzystne zmiany strukturalne w strefie wpływu ciepła
Niezgodności spawalnicze wynikające z błędów projektowych:
- nadmierna koncentracja naprężeń, np. w wyniku nagromadzenia spoin w silnie obciążonych węzłach konstrukcji
- niewłaściwy rodzaj złącza, np. w miejsce spoiny czołowej w złączu teowym spoiny pachwinowe
O ile ostatni punkt nie powinien wam sprawiać problemu z wyobrażeniem sobie niezgodności, to pierwsze dwa mogą powodować trudności z interpretacją. W związku z tym przygotowałem ilustrację, która powinna wam nieco przybliżyć jak wyglądają poszczególne niezgodności spawalnicze.
1- brak przetopu grani
2- brak wtopienia
3 – nawis, wynikający z nieprzetopienia krawędzi metalu
4- wyciek stopiwa po stronie grani
5 – podtopienie metalu rodzimego w formie karbów
6 – kratery na powierzchni spoiny
7 – pęcherze gazowe
8 – pory jako włoskowate puste miejsca
9 – wtrącenia, gniazda zażużleń
10 – rysy, włoskowate pęknięcia wewnątrz spoiny
11 – pęknięcia poprzeczne i podłużne w spoinie i metali
Niezgodności spawalnicze – podsumowanie
Pierwszy raz od dawna na blogu zagościł tak mocno techniczny artykuł. Jeżeli pracujecie z jakością procesu spawalniczego lub macie zamiar w przyszłości znajomość powyższych zagadnień to podstawa. Napiszcie co myślicie o takich artykułach i czy chcecie więcej tego typu wpisów. Więcej tego typu informacji znajdziecie w kategorii „Umiejętności inżynierskie”.
