СВАРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ: обозначения, виды, дефекты, контроль

Конструкция из металла будет прочной лишь в том случае, если сварщик подошел к своим обязанностям ответственно. В процессе сварки металла качеству сварных швов необходимо уделять самое пристальное внимание. В противном случае надежность всего металлического сооружения окажется под вопросом, а это способно в дальнейшем привести к аварийной ситуации. Иногда сложность возникает в том, что требуется правильно выбрать вид шва. Способы выполнения таких основных металлических соединений достаточно разнообразны, с ними стоит ознакомиться более подробно.

Для того чтобы сварка металла была безопасной необходимо правильно выбрать материал специализированной одежды для сварочных работ. Качественные костюмы сварщика позволят не испытывать дискомфорта в процессе сварки и не получить производственных травм и ожогов.

Особенности сварочных соединений и швов

Специалисты четко разделяют понятия основных соединений и сварных швов. Они имеют общую основу, поскольку и те и другие образуются в процессе сварки металла. Однако есть определенная разница: основное соединение представляет собой выполнение конструкции металла, составленную из двух или более элементов основного материала в результате термического воздействия, которая является неразъемной и весьма прочной. Сварные швы – это не только зона соединения свариваемых деталей, но и след по металлу, рубец, созданный в результате их сварки.

Сварные соединения – какими они бывают

Фото: основные типы сварных соединений.

Основные заготовки элементов, подлежащих сварке, можно соединять разными способами. Все зависит от того, в каком положении находятся детали относительно друг друга. Каждый, даже начинающий сварщик, хорошо знает, что существует пять вариантов сварных соединений, а именно:

1. Угловые – элементы заготовок располагаются для соединения перпендикулярно друг другу под углом.
2. Стыковые – сварочный способ используется, если необходимо соединение двух листов или двух элементов, находящихся в одной плоскости, при этом сварка проводится по кромке стыка;
3. Торцевые – применяются при сварке деталей, прилегающих плоскостями так, что сварные работы проводятся по торцам.
4. Тавровые – сварное соединение металла осуществляется по принципу буквы Т, когда зона одного из элементов прилегает торцом к поверхности второго элемента, а сварка проводится под прямым или имеющим небольшой наклон углом.
5. Нахлесточные – элементы основных заготовок свариваются в положении «ступеней», когда зоны соприкасаются друг с другом поверхностями с небольшим нахлестом.

Угловые и стыковые участки соединения являются наиболее простыми и самыми распространенными. При этом в первом случае угол может быть каким угодно (но чаще всего, прямым). Здесь важна толщина и форма деталей – если одна из них толще второй, то она располагается снизу, а процесс плавления осуществляется большей частью за ее счет.

Стыковые соединения позволяют расширять площадь конструкции, не изменяя ее плоскости. Чаще всего, этот способ выполнения сварочного соединения используется в сфере листового металла, а также трубопроводов.

Торцевое соединение помогает уплотнить конструкцию за счет сваренных вместе деталей. При этом они могут плотно соприкасаться поверхностями либо находиться под маленьким углом. У такого соединения имеется определенный минус – если шов после выполнения сварки некачественный или между плоскостями проникла вода, конструкция со временем может начать ржаветь.

Тавровые сварочные соединения также могут иметь любой угол, не обязательно прямой. Т-образная форма наиболее подходит для создания несущих конструкций. Перед началом сварки необходимо тщательно обработать материал стыка и зачистить кромку элемента, располагающегося вертикально. Сама сварка проводится с обеих сторон основного места сварного соединения.

Соединение материала с нахлестом довольно просто в исполнении, поэтому оно не требует от сварщика наличия высокой квалификации. Чтобы в дальнейшем между листами не проникла вода и не возникло коррозии, рекомендуется проводить сварку по обеим кромкам (в специальной подготовке они не нуждаются).

Оптимальный вариант соединения сварщик выбирает в зависимости от того, как должны располагаться элементы в конечной конструкции. Отметим, что соединения осуществляются согласно требованиям и нормам ГОСТ. При сварке играет роль не только расположение деталей, но и их толщина.

Типы сварочных швов

Если методы определения и осуществления соединений интуитивно понятны, то классификация сварных швов выглядит куда более сложной. Профессионалам известно, что вид соединения может быть одним и тем же, однако в нем при этом соединяются различные типы швов.

Классификация была в  свое время разработана с учетом сразу нескольких факторов. Все они в той или иной степени влияют на обозначение конкретного сварочного шва. Типология выглядит достаточно широкой, сюда входят следующие признаки:

Постараемся рассмотреть каждый из этих параметров внимательно.

1. Конфигурация – сюда относятся особенности швов вне зависимости от того, как именно расположены сами детали. По конфигурации различают следующие типы швов:

• прямолинейные;
• криволинейные;
• скругленные (кольцевые).

Чаще всего, такие швы встречаются при сварке конструкций рода трубопровода. Кольцевой шов может иногда выглядеть как спиральный.

2. Расположение в пространстве – этот параметр включает в себя следующие типы сварных швов:

• горизонтальный;
• вертикальный;
• нижний;
• верхний.

В определении любого из этих вариантов швов сварщик исходит из того, каково по отношению к нему соединение листов металла или деталей. Горизонтальный сварочный шов осуществляется с помощью электрода на вертикально расположенной поверхности и проходит слева направо или, наоборот, справа налево. Здесь важно соблюдать оптимальную скорость, поскольку шов между свариваемыми элементами не должен потечь металлом, но при этом хорошо провариться по кромкам. При этом сами детали не обязательно должны располагаться строго вертикально – допускается их угловое положение.

Вертикальный шов отличается от горизонтального тем, что сварка проводится не из стороны в сторону, а сверху вниз либо снизу вверх. Тут также сохраняется риск подтека металла, и, чтобы этого избежать, специалисты рекомендуют вести сварку снизу, постепенно приближаясь к верхней части.

Нижний сварной шов – самый простой, поскольку он осуществляется на поверхности, которая расположена, образно говоря, на полу. Здесь подтеков обычно не наблюдается, а электрод плавно движется вдоль кромок.

Верхний (потолочный) шов – это работа ответственная, ведь соединение находится над головой сварщика. Чтобы избежать подтеков металла при сварке, используется сила поверхностного натяжения, а скорость также должна быть оптимальной.

3. Протяженность – эта классификация является усложненной, поскольку включает в себя швы прерывистые и сплошные. Учитывается также и длина шва, а именно:

• длинный (от 1 метра);
• средний (от 25 до 100 см);
• короткий (менее 25 см).

Особое внимание уделяется прерывистым швам. Они выполняются в виде отрезков с размерами от 10 до 30 см. Однако в расчет при сварке принимается общая сумма этих длин. Прерывистые швы делятся на:

• точечный;
• шахматный (двухсторонний, когда сварные отрезки сдвинуты относительно друг друга по обеим сторонам соединения);
• цепной (может быть одно- или двухсторонним).

Уточним, что точечный шов осуществляется при контактной сварке и также является двухсторонним.

4. Вид сварки – разделение довольно просто, поскольку зависит от того, какое сварочное оборудование используется в работе. К наиболее распространенным видам относят следующие типы сварки:

• автоматическая;
• плазменная;
• электродуговая ручная;
• лазерная;
• с использованием инертных газов.

Выбор сварочного оборудования зависит от квалификации сварщика, а также от условий сварки и сложности самого процесса.

5. Уровень выпуклости – здесь рассматривается внешний вид сварного шва, форма его сечения. По этому параметру швы делятся на:

• ослабленные (вогнутые);
• усиленные (выпуклые);
• плоские.

Вогнутый шов осуществляется, если работать приходится с металлом, толщина которого оставляет желать лучшего. Выпуклый используется там, где конструкция в будущем будет испытывать внушительную нагрузку. Плоские сварочные швы называют еще нормальными – они наиболее просты и хорошо выдерживают любую нагрузку.

Иногда используется еще один вид шва – треугольный. Он хорошо зарекомендовал себя в соединениях тавровых и угловых, которые вынуждены выдерживать смешанную нагрузку.

6. Число проходов – данный параметр подразумевает работу над самим сварным швом. Проходы по своей сути – это небольшие направляющиеся валики из металла, которые в совокупности составляют слой за слоем. Размещенные на едином уровне такие валики представляют собой сварочный шов.

Выбор количества проходов зависит от того, какой прочности необходимо достичь, а также от толщины свариваемого металла. Исходя из числа проходов сварочные швы классифицируются на:

• однопроходной однослойный;
• многопроходной;
• многослойный.

Если толщина металла не достигает 5 мм, достаточно однослойного шва. При толщине до 8 мм углового соединения имеют однослойный шов, а стыковые соединения – многослойный. Количество проходов может быть увеличено для предотвращения деформации металла вследствие сварки.

7. Вектор внешнего воздействия – здесь рассматривается направление усилия, прикладываемого работником при проведении сварки. В соответствии с этим параметром сварочные швы распределяются на:

• лобовой (поперечный);
• фланговый (продольный);
• косой;
• комбинированный.

При лобовом усилии направление вектора составляет угол в 90 градусов. Фланговый подразумевает параллельное стыку деталей усилие. Косой шов получается при направлении электрода под углом, не достигающим 90 градусов, а комбинированный является наиболее сложным, в котором сочетаются особенности всех трех предыдущих направлений.

Как создаются сварные швы

Высокое качество шва сварного может быть обеспечено при совокупности двух критериев – правильно выбранного метода сварки и профессионализма работника. Конструкция из металла должна быть не только прочной, но и эстетичной. А здесь многое зависит от того, так движется электрод, направляемый рукой сварщика.

Если вести электрод исключительно по линии будущего шва, то валик наплавленного металла будет очень тонким. О хорошей надежности его говорить не приходится, поэтому проход приходится повторять, создавая новые слои.

При колебаниях движения электрода сварной шов становится шире, однако надежность его существенно возрастает. Происходит это за счет качественного прогрева кромок. От того, какая амплитуда выбрана, будет зависеть ширина и размер шва. Сами движения электрода во время сварки могут создавать сварочные рисунки следующих типов:

К качеству сварных швов предъявляются определенные требования, включенные в ГОСТ. К ним относятся не только обеспечение надежности конечной конструкции, но и устойчивость к коррозии, а также к агрессивным средам. Кроме того, качественный шов должен быть долговечным.

После того как процесс сварки завершен, в большинстве случаев на соединениях могут обнаруживаться те или иные дефекты. К наиболее распространенным из них относятся:

• непровары;
• возникновение пор;
• прожоги;
• шлаковые включения.

Причиной появления подобных дефектов могут стать как ошибки в процессе сварки, так и нарушения в работе сварочного оборудования или проблемы с качеством самого металла. Какие-то недостатки можно исправить повторной сваркой, а некоторые приходится однозначно браковать, начиная работу заново. Чтобы такого не случалось, необходима крайняя внимательность работника и в подготовке и соединении элементов, и при осуществлении сварочного процесса.