Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. Дефектами могут являться несоответствия формы, размеров, состояния поверхностей, физико-механических свойств, нарушения сплошности деталей. По причинам и времени появления дефекты можно разделить на технологические, возникшие в процессе изготовления (к ним относятся и дефекты сварочного производства), и эксплуатационные (возникшие в процессе использования изделия). Технологические дефекты могут приводить к появлению эксплуатационных. В сварочном производстве принято разделять дефекты подготовки и сборки и сварочные дефекты.
Наиболее характерные дефекты подготовки и сборки: неправильный угол скоса кромок, неправильная величина притупления, непостоянство зазора между свариваемыми кромками, несовпадение стыкуемых плоскостей кромок, расслоения и загрязнения на кромках. Возможны и другие дефекты подготовки, например плохое обезжиривание перед пайкой, малая шероховатость поверхности перед напылением. Причинами таких дефектов могут быть неисправности станков для механической обработки или газорезательных машин, приспособлений для сборки, низкое качество исходных материалов, ошибки в чертежах, низкая культура производства, низкая квалификация работников. Дефекты подготовки и сборки могут приводить к появлению сварочных дефектов.
К дефектам сварки можно отнести изменения формы и размеров отдельных элементов и всей сварной конструкции вследствие сварочных деформаций, несовершенства внешнего вида, структуры сварного соединения, но основные сварочные дефекты — это несплошности и неправильное сечение сварных швов [6].
Дефекты — несплошности классифицируются по типам исходя из геометрических признаков и массовости: по расположению — внутренние, наружные, поверхностные, сквозные; по форме и остроте — компактные и протяженные, плоскостные (острые) и объемные (округлые); по величине — мелкие (размером меньше 0,5 мм), средние (от 0,5 до 2,0 мм) и крупные (более 2 мм); по массовости — единичные, групповые (цепочки, скопления), распространенные.
Дефекты классифицируются также по видам исходя из их природы и причин образования. При сварке плавлением основные виды наружных дефектов — это отклонения сечения шва от требований чертежа, неравномерное сечение шва по длине (может свидетельствовать о неравномерном проплавлении); наплывы — натекание металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним (рисунок 1); подрезы (рисунок 1) -местное уменьшение толщины основного металла у границы шва
Кратеры — углубления после обрыва дуги в конце шва, обычно длиной 5…20 мм; прожоги — полости, образовавшиеся в результате вытекания сварочной ванны; свищи — воронкообразные углубления в сварном шве; ожоги — небольшие участки подвергшегося расплавлению основного металл вне сварного шва (например, при случайном касании электродом).
Основные виды внутренних дефектов: трещины, непровары, поры, шлаковые включения.
Трещина — дефект сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах. Трещины бывают горячие и холодные. Горячие трещины извилистые, они могут быть только в шве или в околошовной зоне. Холодные трещины ровные, их излом имеет мeтaллический блеск, они могут располагаться как в шве, так и во всей термического влияния.
Непровар — дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ране выполненных валиков сварного шва. Возможны непровары по толщине, в вершине угла (для угловых швов), по кромке и между слоями многослойного шва.
Поры — заполненные газом полости в швах, имеющие округлую, вытянутую или более сложную форму. Поры могут располагаться по оси шва, по сечению шва, а такие вблизи от границы сплавления.
Шлаковые включения — видимые невооруженным глазом округлые или вытянутые включения шлака в металле шва, наблюдаются у границы сплавления, в вершине провара или между отдельными слоями многослойного шва. Шлаковые включения обычно возникают в результате заполнения сварочным шлаком непроваров или подрезов, иногда в случае недостаточно тщательной очистки предыдущего слоя от шлаковой корки. В однослойном шве шлаковые включения редки.
При статическом нагружении дефекты увеличивают опасность хрупкого разрушения. Как и в других случаях, наиболее опасны острые трещиноподобные дефекты: трещины, непровары, подрезы. Опасность дефектов усиливается при пониженной температуре (особенно ниже -60 °С), при предварительном нагружении материала детали внешними или сварочными напряжениями, при повышенном содержании углерода и при увеличенном поглощении водорода. Когда материал соединения обладает большим запасом вязкости, основное влияние на прочность оказывает относительная величина дефекта. В ряде случаев (для сравнительно малонагруженных соединений из пластичных материалов) безопасное ослабление стыкового шва может достигать 30 %.
При переменной нагрузке дефекты снижают усталостную прочность сварных соединений. Наиболее опасны острые дефекты, но даже поры и шлаковые включения, не опасные при статическом нагружении, могут вызвать усталостные разрушения. Размеры пор играют меньшую роль в изменении долговечности соединений, чем их месторасположение. При сварке внутренние поры опаснее выходящих на поверхность, при пайке, наоборот, опаснее поверхностные дефекты. Опасность дефектов усиливается при наличии остаточных напряжений. Если в соединении имеются концентраторы напряжений резкое усиление шва или несовпадение кромок в стыковом соединении, нахлесточные соединения, то усталостная прочность таких соединений низка и дефекты — включения площадью до 5…10 % от площади сечения шва не приводят к дальнейшему ее снижению.
Исправлять дефекты надо не всегда. Нужно учитывать требования к изделию, условия его эксплуатации, оценивать, как данный дефект влияет на работоспособность конструкции и не вызовет ли его исправление новых, более опасных дефектов, например трещин при исправлении пор. Острые дефекты, особенно трещины, исправлять надо обязательно. При этом дефект удаляют механической обработкой или термической резкой, зачищают поверхность металла, а затем заваривают исправляемый участок шва. Аналогично поступают при пайке с местным нагревом. При пайке с общим нагревом иногда перед повторной пайкой дополнительно размещают припой на всех участках соединения, в том числе и бездефектных.