Typowe wady spoin: rodzaje, przyczyny i wykrywanie omawia nieciągłości powstające w spoinach stapianych, dlaczego się pojawiają i jak każdą z nich wykryć, zanim spowoduje awarię w eksploatacji. Każda spoina zawiera nieciągłości. Ważne jest, czy ich rodzaj, rozmiar i położenie przekraczają limity akceptacyjne obowiązującego kodu.
ISO 6520-1 grupuje niedoskonałości spoin w sześć kategorii: pęknięcia (grupa 100), pustki w tym porowatość (200), wtrącenia stałe takie jak żużel (300), brak przetopienia i przetopu (400), niedoskonały kształt jak podcięcie (500) oraz różne niedoskonałości (600). Ta klasyfikacja odpowiada bezpośrednio temu, jak wada się zachowuje i jak jest wykrywana. Zaokrąglone wady objętościowe, takie jak pory gazowe, tolerują znacznie większe naprężenia niż ostre wady płaskie, takie jak pęknięcia czy brak przetopienia.
Najbardziej użyteczny podział przy wyborze metody inspekcji to rozróżnienie, czy wada przebija powierzchnię, czy jest zatopiona w objętości spoiny. Wady powierzchniowe, takie jak podcięcie, pęknięcia powierzchniowe i porowatość powierzchniowa, wykrywa się badaniem wizualnym, penetracyjnym lub magnetyczno-proszkowym. Wady objętościowe, takie jak wewnętrzna porowatość, żużel czy niepełne przetapianie, wymagają badań radiograficznych lub ultradźwiękowych.
Wady płaskie, takie jak brak przetopienia i pęknięcia, są najbardziej niebezpieczne i najtrudniejsze do wykrycia, ponieważ wąskie pęknięcie źle ustawione względem wiązki radiograficznej może zostać całkowicie przeoczone.
Porowatość to gaz uwięziony podczas krzepnięcia, zwykle pochodzący z wilgoci, zanieczyszczeń lub utraty gazu osłonowego. Jest to wada objętościowa i zaokrąglona, więc jest stosunkowo łagodna, ale skupiona lub liniowa porowatość może mimo to nie spełniać kryteriów akceptacji. Wtrącenia żużla to niemetaliczne pozostałości pozostające, gdy żużel z jednego przelotu nie zostanie usunięty przed naniesieniem kolejnej warstwy.
Oba typy wykrywa się wiarygodnie za pomocą radiografii, która pokazuje je jako ciemne plamy lub wydłużone cienie.
Brak przetopienia występuje, gdy metal spoiny nie łączy się z metalem podstawowym lub z poprzednim przelotem, zazwyczaj z powodu zbyt małego dopływu ciepła, zbyt dużej prędkości podawania lub niewłaściwego kąta palnika. Niecałkowite przetapianie to niewypełnienie korzenia złącza, spowodowane wąską szczeliną korzeniową, niskim prądem lub zbyt dużą grubością powierzchni korzenia.
Obie wady są płaskie (planarne) i redukują powierzchnię przenoszącą obciążenie, dlatego mają poważne znaczenie konstrukcyjne. Badania ultradźwiękowe wykrywają je dobrze, ponieważ wiązka dźwięku silnie odbija się od płaskiej, nieprzetopionej powierzchni.
Podcięcie to rowek wtopiony w metal podstawowy przy stopniu spoiny, który nie został wypełniony; powstaje wskutek nadmiernego prądu, zbyt długiego łuku lub niewłaściwego kąta elektrody. Jest to wada powierzchniowa i czynnik koncentracji naprężeń, dlatego jej dopuszczalne wartości są ściśle ograniczone w złączach pracujących zmęczeniowo.
Odpryski (spatter), czyli wyrzucone krople wokół korpusu spoiny, mają charakter głównie kosmetyczny, ale mogą maskować rzeczywiste wady. Oba wykrywa się systematycznym badaniem wizualnym. Ustrukturyzowany program kontroli spawów zaczyna się od akceptacji wizualnej przed zastosowaniem jakiejkolwiek metody objętościowej.
Pęknięcia są najmniej tolerowaną wadą, ponieważ są ostre, płaskie i często propagują się w eksploatacji. Pęknięcia gorące powstają podczas krzepnięcia, gdy niskotopliwe zanieczyszczenia siarki lub fosforu segregują się do granic ziaren pod wpływem ograniczeń skurczu.
Pęknięcia zimne, zwane też pęknięciami opóźnionymi lub wspomaganymi wodorem, wymagają jednoczesnego wystąpienia trzech czynników: wodoru dyfuzyjnego pochodzącego z wilgoci lub zanieczyszczeń, twardej i podatnej mikrostruktury w strefie wpływu ciepła oraz naprężeń rozciągających. Mogą pojawić się kilka godzin po spawaniu, dlatego przy stalach wyższej wytrzymałości inspekcję akceptacyjną często opóźnia się do 48 godzin.
Kontrola polega na stosowaniu suchych materiałów spawalniczych, właściwym podgrzewaniu wstępnym i procesach niskowodorowych.
Nieciągłość staje się wadą tylko wtedy, gdy przekracza limity określone przez kod. ISO 5817 definiuje poziomy jakości B, C i D (B jest najbardziej rygorystyczny) dla spoin stalowych, a pęknięcia, brak przetopienia i brak przetopu są niedopuszczalne na żadnym z tych poziomów. Kody konstrukcyjne, takie jak AWS D1.1, ustanawiają własne kryteria akceptacji dla spawów produkcyjnych, podczas gdy ASME BPVC Sekcja IX reguluje kwalifikacje procedur spawalniczych i spawaczy, a nie limity akceptacji w eksploatacji. Ta sama mała pora może przejść na poziomie D, a zostać odrzucona na poziomie B. Poniższa tabela łączy każdą wadę z jej typową przyczyną i metodą wykrywania.
| Wada | Typowa przyczyna | Główna metoda wykrywania |
|---|---|---|
| Porowatość | Uwięziony gaz, wilgoć, utrata gazu osłonowego | Badania radiograficzne; wizualnie jeśli powierzchniowa |
| Wtrącenie żużla | Żużel nieoczyszczony między przelotami | Badania radiograficzne i ultradźwiękowe |
| Brak przetopienia | Niski dopływ ciepła, zła technika | Badania ultradźwiękowe (planarne) |
| Niepełne przetapianie | Wąska szczelina korzeniowa, niski prąd, szybkie przesuwanie | Badania radiograficzne i ultradźwiękowe |
| Podcięcie | Zbyt duży prąd, długi łuk, niewłaściwy kąt elektrody | Badanie wzrokowe |
| Pęknięcie gorące (podczas krzepnięcia) | Segregacja siarki lub fosforu, ograniczenia skurczu | Ultradźwiękowe; penetracyjne lub magnetyczno-proszkowe jeśli powierzchniowe |
| Pęknięcie zimne (wodorowe) | Wodór dyfuzyjny, twarda strefa wpływu ciepła, naprężenia | Ultradźwiękowe; opóźnione badanie magnetyczno-proszkowe |
Pęknięcia powierzchniowe w stali ferromagnetycznej wykrywa się szybko za pomocą badań magnetyczno-proszkowych, podczas gdy ukryte wady objętościowe dokumentuje się za pomocą badań radiograficznych. Rejestrowanie wyników tych inspekcji, decyzji o akceptacji i napraw spawów dla poszczególnych aktywów jest prostsze w jednym systemie utrzymania ruchu. Zarezerwuj demo Fabrico, aby zobaczyć, jak historia kontroli spoin może być rejestrowana razem z dokumentacją urządzeń.
Nieciągłość to każde przerwanie normalnej struktury spoiny. Staje się wadą tylko wtedy, gdy przekracza kryteria akceptacji określone przez obowiązujący kod lub specyfikację.
Pęknięcia i brak przetopienia są najbardziej poważne, ponieważ są ostre, płaskie i zmniejszają powierzchnię przenoszącą obciążenie, jednocześnie stanowiąc miejsca inicjacji pęknięć. Pęknięcia wodorowe (zimne) są szczególnie podstępne, ponieważ mogą pojawić się kilka godzin po ostygnięciu spoiny.
Brak przetopienia to wąska wada płaska. Radiografia opiera się na zmianie grubości wzdłuż toru wiązki, więc płaska wada, nieustawiona zgodnie z kierunkiem wiązki, może być niewidoczna. Wiązka ultradźwiękowa silnie odbija się od płaskiej, nieprzetopionej powierzchni, co czyni ją znacznie bardziej niezawodną dla wad planarowych.
Kontroluj trzy współdziałające czynniki: utrzymuj niski poziom wodoru dyfuzyjnego stosując suche, niskowodorowe materiały i czyste złącza; stosuj odpowiednie podgrzewanie wstępne i temperatury międzypołączeniowe, aby spowolnić chłodzenie i zmiękczyć strefę wpływu ciepła; oraz redukuj naprężenia resztkowe poprzez odpowiedni projekt złącza i sekwencję spawania.
Zaloguj
Blog
