Поры в сварочном шве образуются, когда газ не успевает выйти из расплавленного металла до его затвердевания. Источником газа могут стать влажные электроды, загрязнённая поверхность детали, нестабильная газовая защита, утечки в системе подачи газа или воздушный поток, сдувающий защитное облако. Как сообщает редакция Kaketosdelano, даже небольшое попадание воздуха в защитный газ способно вызвать распределённую пористость.
Определять причину необходимо с учётом процесса сварки. При ручной дуговой сварке покрытым электродом в первую очередь проверяют состояние электродов и подготовку металла. При MIG/MAG и TIG дополнительно контролируют баллон, редуктор, расход газа, рукава, сопло и отсутствие сквозняка. Ветер становится основной версией только там, где сварочная ванна защищается внешним потоком газа.
Как выглядят поры и почему их нельзя оставлять
Пористость представляет собой полости, которые остаются внутри металла шва или выходят на поверхность в виде круглых отверстий. Они могут располагаться одиночно, группами, равномерно по длине соединения либо образовывать вытянутые каналы.
Компания ESAB указывает, что поры формируются из-за газа, захваченного затвердевающим металлом. Среди основных причин названы загрязнение, влага в расходных материалах и недостаточная либо турбулентная газовая защита. Дефект снижает прочность и ударную вязкость соединения, а в герметичных конструкциях может стать причиной утечки.
«Пористость — это газовые полости, захваченные внутри затвердевающего металла шва» (ESAB, техническое руководство по дефектам сварки).
Поверхностные отверстия видны сразу, но часть пор может оставаться внутри. Поэтому отсутствие заметных кратеров ещё не означает, что металл проварен без дефектов. Для ответственных соединений применяют предусмотренные технологией методы неразрушающего контроля.
Когда виноваты электроды
При ручной дуговой сварке причиной часто становится влага, накопленная покрытием электрода. Обмазка гигроскопична: при неправильном хранении она поглощает влагу из воздуха. Во время сварки вода распадается в зоне дуги, а водород попадает в расплавленный металл.
В рекомендациях Lincoln Electric указано, что избыток влаги в электродах может привести к пористости и трещинам. Особенно строго необходимо соблюдать условия хранения низководородных электродов.
«Электроды с чрезмерным содержанием влаги могут привести к образованию трещин или пористости» (Lincoln Electric, инструкция по хранению и прокалке электродов).
Признаки проблемы с электродами:
- дефект появился после вскрытия давно хранившейся или повреждённой упаковки;
- поры возникают на разных деталях при работе одними и теми же электродами;
- дуга горит нестабильно, увеличивается разбрызгивание;
- после замены электродов из сухой герметичной упаковки качество шва улучшается.
Электроды нельзя сушить при произвольной температуре. Режим прокалки зависит от марки, типа покрытия и требований производителя. Чрезмерный нагрев способен повредить покрытие, изменить характеристики расходного материала или сделать его непригодным.
Если неизвестно, сколько времени электроды находились во влажном помещении, безопаснее свериться с паспортом конкретной марки, а не выбирать режим нагрева на глаз.
Когда источник проблемы — металл
Ржавчина, окалина, масло, краска, грунт, техническая смазка и вода на кромках выделяют газы при нагреве. Они попадают в сварочную ванну и остаются внутри после кристаллизации.
Проблема особенно заметна при сварке алюминия. Его оксидная плёнка способна удерживать влагу, а водород хорошо растворяется в расплавленном алюминии и значительно хуже — в затвердевшем. При охлаждении газ выделяется, но не всегда успевает выйти наружу. Miller Electric рекомендует удалять масло, жир, грязь и влагу, а оксидный слой очищать предназначенной для этого щёткой из нержавеющей стали.
ESAB также относит к источникам водорода смазочные материалы, масло, краску, влагу, загрязнённую проволоку и негерметичные линии подачи газа.
Перед сваркой необходимо:
- удалить покрытие, ржавчину и окалину в зоне шва;
- обезжирить поверхность подходящим средством;
- полностью высушить деталь;
- проверить чистоту присадочной проволоки;
- не касаться очищенных кромок грязными перчатками.
Если поры появляются только на одной конкретной детали, но отсутствуют на чистом контрольном образце при тех же настройках, наиболее вероятна проблема с подготовкой или состоянием основного металла.
Как ветер нарушает газовую защиту
При MIG/MAG и TIG защитный газ отделяет расплавленный металл от атмосферного воздуха. Сквозняк, открытые ворота, вентилятор или ветер на улице могут отклонить газовый поток от зоны сварки. В ванну проникают кислород и азот, после чего в шве появляются мелкие отверстия или группы пор.
TWI сообщает, что утечки в газовой линии, слишком высокий расход, сквозняки и сильная турбулентность сварочной ванны относятся к распространённым причинам пористости. По данным организации, даже около 1% воздуха в защитном газе может вызвать распределённые поры.
«Утечки в газовой линии, чрезмерный расход газа, сквозняки и турбулентность — частые причины пористости» (TWI, руководство по дефектам сварных соединений).
Miller Electric советует при пористости проверить расходомер, рукава, горелку и возможные утечки, а при наличии сквозняка оградить рабочую зону.
Простое увеличение подачи газа не всегда устраняет дефект. Слишком сильный поток создаёт завихрения и способен втягивать атмосферный воздух в защитную область. Производитель рекомендует подбирать расход по инструкции к оборудованию, процессу, диаметру сопла и применяемому газу.
Что проверить в газовой системе
Если металл очищен, расходные материалы сухие, а поры продолжают появляться, проверяют весь тракт подачи газа — от баллона до сопла.
Последовательность диагностики:
- Убедиться, что в баллоне есть газ и вентиль полностью открыт.
- Проверить соответствие газа материалу и процессу.
- Осмотреть редуктор и расходомер.
- Проверить соединения и рукава на утечки.
- Очистить сопло от брызг.
- Проверить газовый диффузор и уплотнения горелки.
- Убедиться, что проволока не загрязнена маслом или ржавчиной.
- Исключить вентиляторы, сквозняк и поток воздуха от вытяжки.
Газ должен доходить до сварочной ванны стабильным потоком, а не только показывать установленное значение на расходомере.
Отдельно контролируют расстояние между соплом и деталью. Если горелку держат слишком далеко, защитное облако рассеивается. При чрезмерном вылете проволоки ухудшается стабильность процесса, а зона шва становится уязвимой для воздуха.
Почему поры могут появляться из-за неправильного режима
Пористость не всегда связана только с расходными материалами. Ошибки режима влияют на поведение ванны и скорость выхода газа. Слишком длинная дуга увеличивает контакт расплава с атмосферой. Нестабильная подача проволоки нарушает перенос металла. Чрезмерная скорость перемещения может ухудшить защиту и не дать загрязнениям выйти из ванны.
При сварке алюминия TWI связывает захват газа в том числе с турбулентностью. Она может возникать при неподходящем токе: слишком крупные капли или быстрое перекрытие газового пузыря металлом затрудняют его выход.
Настройки следует менять только после проверки очевидных причин. Попытка компенсировать грязный металл или утечку газа повышением тока не устраняет источник загрязнения и может добавить прожоги, подрезы или чрезмерное разбрызгивание.
Как определить виновника без случайной замены всего подряд
Практичная диагностика строится по принципу исключения. Сначала очищают небольшой контрольный образец того же материала. Затем используют заведомо сухой электрод либо чистую проволоку, проверяют газовую систему и выполняют пробный шов без сквозняка.
Если контрольный шов получился чистым, причина находилась в исходной детали или её подготовке. Если поры сохранились, меняют расходный материал. Следующий этап — проверка газа, соединений, горелки и настроек.
Для ручной дуговой сварки порядок обычно такой:
- сухость и состояние электродов;
- очистка и просушка кромок;
- правильная полярность;
- длина дуги;
- соответствие тока диаметру электрода.
Для MIG/MAG и TIG дополнительно проверяют защитный газ, герметичность линии, сопло, расстояние до детали и движение воздуха вокруг рабочей зоны.
Что делать с уже пористым швом
Нанесение нового валика поверх пористого металла не удаляет внутренние полости. Дефектный участок необходимо убрать до чистого металла механической обработкой или предусмотренным технологией способом, после чего устранить первопричину и выполнить сварку повторно.
Глубина удаления зависит от расположения пор. Если дефект виден только на поверхности, это не гарантирует, что ниже нет дополнительных полостей. В ответственных конструкциях объём ремонта определяют после контроля соединения и в соответствии с применяемой технологической документацией.
Главное правило диагностики остаётся неизменным: сырые электроды проверяют при ручной дуговой сварке, загрязнение металла — при любом процессе, а сварку на ветру и неполадки газовой системы — при MIG/MAG и TIG. Замена электродов не остановит пористость при сдутой газовой защите, а увеличение расхода газа не исправит мокрую или покрытую маслом поверхность.
Об этом и другой полезной информации, читайте на нашем сайте, а так же рекомендуем к прочтению: Цинк выгорел возле сварного шва: чем обработать оцинковку и восстановить защиту