Defecte sudura. controlul sudurii

DEFECTE SUDURA. CONTROLUL SUDURII

La sudarea MIG ca si in cazul celorlalte procedee de sudare prin topire cu arc electric, pot aparea defecte in cusatura daca nu se respecta tehnologia de sudare.

Datorita protectiei cu gaze, unele defecte, cum sunt: incluziunile de zgura vor aparea mai rar la acest procedeu.

La sudarea in medii de gaze protectoare, defectele cusaturilor sudate se clasifica in goluri, defecte dimensionale si caracteristici necorespunzatoare.

Defectele de continuitate cuprind: suflurile, fisurile si microfisurile, incluziuni nemetalice, lipsa de topire, suprafete neregulate la cusaturi.

La sudarea in medii de gaze protectoare suflurile sunt generate de gaze ca: azotul, hidrogenul, oxidul de carbon.

Tinand cont ca in tehnologia de sudare s-a impus utilizarea unui mare procent de azot in gazul protector exista pericolul formarii porilor in cusatura, datorita continutului ridicat de azot in cusatura, daca nu se respecta intocmai tehnologia prescrisa.

Suflurile pot apare si datorita hidrogenului care apare in bare prin intermediul umiditatii, murdariei de orice fel, vopselei, grasimilor de pe piese si de pe sarma de sudura.

Un alt defect de continuitate este formara fisurilor.

Fisurile sunt cele mai periculoase defecte; ele apar cand exista tensiuni interne in suduri, in situatia cand scade plasticitatea metalului.

Aceste fisuri sau microfisuri in cazuri prielnice se propaga rapid si produc ruperi in structurile sudate aflate sub sarcina.

Caracteristicile de plasticitate sunt date de rezilienta ce se determina pe epruvete cu cusaturi in "V" kv si in "U" ku.

Diferenta intre ku si kv indica energia necesara generarii fisurii. Pentru structurile sudate, rezilienta kv este mult mai importanta decat ku deoarece fenomenul cel mai periculos in exploatare este ruperea fragila a structurii sudate, care apare brusc fara deformatii prealabile si vizibile.

Desi in general la sudarea in medii de gaze protectoare nu apare incluziuni de zgura ca urmare a reactiilor de dezoxidare atunci cand se sudeaza in straturi suprapuse si nu se iau masuri de inlaturare pot fi prinse in sudura mici insule de sudura.

Lipsa de topire este un defect grav care arata ca la sudare nu s-au facut legaturi corespunzatoare intre metalul de baza si ce de adaos. Acest defect in exploatare poate produce desprinderea pieselor imbinate si avarierea constructiei sudate.

Principala cauza a acestui defect o constituie tehnologia gresita sau aplicarea incorecta a acestuia.

Stropii constituie defecte ce se datoresc gazului de protectie, reglarii incorecte a parametrilor de sudare, distantei necorespunzatoare intre duza de contact si piesa.

Printre defectele dimensionale cele mai frecvente sunt: lipsa de patrundere si dimensiuni incorecte a profilului cusaturii.

Lipsa de patrundere poate avea la baza prelucrarea necorespunzatoare a rostului imbinarii, asezarea gresita a pieselor una fata de alta precum si aplicarea unei tehnologii de sudare gresite.

Cusaturile sub sau supradimensionate duc la aparitia concentratorilor de tensiune sau la reducerea sectiunii cusaturii sudate.

Cusatura poate fi uneori cu caracteristici necorespunzatoare ca: rezistenta prea mica, plasticitate prea scazuta etc.. Aceste defecte sunt cauzate de alegerea gresita a metalului de baza, de aportul sau de aplicarea unei tehnologii de sudare nepotrivite.

Se recomanda ca limita de curgere a cusaturii R_c sa nu depaseasca pe cea a metalului de baza cu mai mult de 15%.

Metode si mijloace de control.

Controlul dimensiunilor si aspectul imbinarii.

Pentru controlul dimensiunilor rostului (unghi de deschidere, radacina) si a dimensiunilor cusaturii sudate (grosime, latime). Se pot folosi sabloane sau sublere speciale pentru sudura.

Figura 47.(Sablon) Subler pentru sudura pentru

masurarea inaltimii cusaturii

Pentru verificarea dimensiunii cusaturii in afara sublerului special pentru sudura, se poate folosi si lera gradata. O portiune a lerei este realizata dupa o lege a profilului unei spirale logaritmice si serveste la masurarea cusaturilor de colt, iar o alta parte este dreapta si se foloseste pentru masurarea cusaturilor cap la cap.

Examinarea ascpectului imbinarilor sudate se face pentru detectarea eventualelor defecte in cusatura sau in ZIT cu aparate uzuale de marit, cum sunt: lupe sau microscoape.

Controlul cu lichide penetrante.

Se foloseste pentru localizarea defectelor deschise la suprafata (fisuri, pori etc.) si consta din urmatoarele operatii:

- aplicarea unui lichid activ, penetrant pe suprafata piesei de controlat, in prealabil curatata (figura 48a)

- indepartarea excesului de penetrant (figura 48b)

- aplicarea unui material absorbant pulverulent (developatorul) pe suprafata piesei (figura 48c)

Figura 48. Controlul cu lichide penetrante

Lichidul capilar activ patrunde in defectele deschise la suprafata de unde este absorbit de catr developant. Caracteristicile penetrantului (culoare, fluorescenta etc.) permite punerea in evidenta a defectului pe fondul developantului. Observarea se realizeaza intr-o camera intunecoasa dupa adaptarea ochilor la lumina redusa (cca 5 min). Se vor observa indicatiile sub o iradiere in ultraviolet cu lungimi de unda l 40 A.

Pe baza "desenului" defectului pe fondul developantului se pot trage concluziile supra naturii acestuia (figura 49).

- fisuri, latimea liniei continue depinde de adancimea defectului (a)

- fisuri inguste sau suprapunerile partiale sudate (linii intrerupte sau punctate (b, c)

- porozitati (ca o grupare de puncte sau o tenta de culoare), (d)

Figura 49. Desenele defectelor

Controlul magnetic al imbinarilor sudate.

Pentru evidentierea defectelor de suprafata sau a celor din imediata apropiere a suprafetei se pot folosi metode de control magnetic. Acesta se bazeaza pe evidentierea printr-o metoda oarecare (pulberi magnetice, sonde etc.) a fluxului magnetic de dispersie ce apare in dreptul defectelor (figura 50).

Figura 50. Controlul magnetic

Dintre metodele magnetice pentru controlul imbinarilor sudate se foloseste aproape exclusiv metoda cu pulbere magnetica. Piesa se magnetizeaza printr-un procedeu oarecare apoi se presara pe suprafata o pulbere feromagnetica. In dreptul defectelor liniile de camp magnetic sunt deformate si obligate sa se inchida prin aer.

Se obtine un flux magnetic de dispersie, care provoaca acumularea unui deposit de pulbere magnetica. Pentru a obtine sensibilitatea maxima de detectare, liniile de camp vor fi perpendiculare pe planul discontinuitatilor.

Examinarea in cazul pulberilor colorati se face visual in lumina difuza de minim 500 lux (bec 100W, la 0,2 m) iar in cazul pulberilor fluorescenti prin iradiere in ultraviolet.

Prin controlul cu particul magnetice se pot evidentia defecte aflate la suprafata sau la adancime de cativa mm sub suprafata.

Este necesar sa se acorde o atentie deosebita evitarii indicatiilor false cauzate de neregularitati ale suprafetei, schimbari bruste de sectiune, zone cu structuri diferite etc..

Controlul cu radiatii penetrante.

Controlul cu radiatii penetrante X sau g se bazeaza pe proprietatea acestora de a strabate metalele si de a impresiona filmul radiographic plasat in partea opusa sursei de radiatii.

Este una din metodele inevitabile la controlul cusaturilor otelurilor inoxidabile unde orice defect in cusatura poate duce la pierderea rezistentei la coroziune.

In zonele cu defecte grosimea piesei examinate va fi mai mica si radiatiile vor impresiona diferit filmul, zonele respective aparand de culoare mai inchisa.

In functie de puterea surselor de radiatii, se pot controla piese cu diferite grosimi:

- raze X (< 300 kv)  , s 90 mm

- raze X (> 300 kv)  , s 90 mm

- izotop iridium 192 , s = 5 . 60 mm

- izotop cesiu 137 , s = 15 . 75 mm

- tzotop cobalt 60 , s = 30 . 150 mm

In cadrul tehnicii de lucru trebuie respectate o serie de cerinte in scopul obtinerii unor radiografii bune:

- pregatirea corespunzatoare a suprafetelor.

- marcarea locului fotografiat si a filmului cu litere de plumb.

- indicatorii de calitate vor fi din acelasi material cu cel ce se fotografiaza.

- dirijarea corecta a fascicolului de raze asupra zonei ce trebuie fotografiata.

- interpretarea trbuie facuta de specialisti.

Controlul metalografic.

Analiza metalografica se realizeaza:

- macroscopic, pe suprafata de ruptura sau proba lustruita, cu ochiul liber sau la mariri mici (pana la 50:1). In scopul examinarii probelor se ataca cu reactivi corespunzatori conform STAS 4203-90

- microscopic, pe probe lustruite fin, atacate cu reactivi adecvati si mariti (peste 50:1)

Incercarile mecanice ale metalului depus prin sudare in medii de gaz protector.

Aceste incercari sunt stabilite in STAS 7356/3-95 si sunt:

- incercari de duritate

- incercari la tractiune

- incercari la incovoiere prin soc.

Pentru determinarea duritatii metalului depus se executa probe conform figurii 51 pe care se depun cel putin trei straturi de metal de adaos.

Figura 51. Probe pentru determinarea duritatii

Tabel 7.

Placa de baza se executa din otel carbon cu:

0,2 % C_max; 0,70 % Mn_max; 0,05 % S_max; 0,05 % P_max.

Dimensiunile placii de baza si dimensiunile depunerii si intensitatea curentului de sudare sunt date in tabelul numarul 7.

Pentru incercarea de duritate suprafata prelucrata se slefuieste.

Pentru incercarea la tractiune si la incovoiere prin soc a metalului depus cu sarme din otel mediu sau inalt aliat utilizand placi de baza din otel cu compozitia chimica diferita de cea a metalului depus. Se executa proba din figura 52 cu dimensiunile din tabelul numarul 8.

Figura 52. Proba pentru incercarea

la tractiune si incovoiere

Inainte de asamblare suprafata placii suport se incarca cu cel putin trei straturi. Pentru incercare se foloseste sarma din otel cu aceeasi compozitie chimica. Pentru otelurile austenitice dupa depunerea fiecarui rand placa se raceste cu apa.

Epruvetele pentru incercarea la tractiune se executa conform STAS 200-95 iar epruvetele pentru incercarea la incovoiere prin soc se executa conform STAS 7511-96 pentru epruvete cu cusatura in V si conform STAS 1400-96 pentru epruvetele cu crestatura in U.

Tabel 8.

Incercarea de duritate se executa conform STAS 165-88 pentru duritati pana la 450 HB si conform STAS 492-88 pentru duritati mai mari.

Masurarea se executa in cel putin cinci puncte asezate la o distanta de 10 . 15 mm unul de altul, determinand media aritmetica si valoarea maxima a acestuia.

Incercarea la tractiune se executa pe o singura epruveta si se determina urmatoarele caracteristici: limita de curgere; rezistenta la rupere; alungirea la rupere; gatuirea la rupere.

Pe o alta epruveta se determina limita la curgere tehnica la cald conform STAS 6638-89.

Daca rezultatele incercarilor sunt nesatisfacatoare, ele se repeta pe un numar dublu de epruvete. Aceste rezultate se considera definitive.