Влияние дефектов на долговечность и надежность сварных конструкций

Долговечность и надежность отдельных элементов и узлов сварных конструкций, а также всего сооружения в целом во многом зависят от качества сварных соединений, их прочности.

Влияние различных дефектов на механические свойства сварного соединения определяется многими факторами: формой и величиной дефектов, частотой их появления, материалом конструкции, характером действия внешних нагрузок (например, сильно снижают прочность пульсирующие, знакопеременные или ударные нагрузки).

Поверхностные дефекты швов сварных соединений не представляют большой опасности для работоспособности конструкции, так как их легко обнаружить и устранить. Для выявления внутренних (скрытых) дефектов применяют специальные методы без нарушения целостности сварного соединения. Наиболее опасными являются дефекты, которые имеют вытянутую форму и острые очертания, например трещины, способствующие концентрации внутренних напряжений и легко распространяющиеся в глубь металла.

К резкому падению пластичности металла шва приводят непровары, особенно в условиях отрицательных температур. По данным Института электросварки им. Е. О. Патона, сплошной непровар в корне стыкового шва при температуре минус 20° С может вызвать его разрушение даже при небольших нагрузках.

Глубокие подрезы также являются зонами концентрации напряжений, но они менее опасны, чем трещины и непровары.

Значительно ухудшают механические свойства сварных соединений поры. Они уменьшают полезную площадь сечения шва и ослабляют связь между зернами, что снижает прочность, а иногда и плотность сварного соединения. Особенно опасна в этом отношении водородная пористость.

Неметаллические включения — загрязнения, обнаруживаемые под микроскопом в виде нитридов, фосфидов, легкоплавких эвтектик, окиси железа, сернистого железа, снижают пластичность шва.

В зависимости от условия работы сварных конструкций технические условия, СНиП и другие нормативные документы регламентируют допускаемую величину и количество дефектов в швах. Так, в сварных швах конструкций ответственного назначения могут быть лишь отдельные поры и шлаковые включения, а также небольшие скопления пор (не более 5 пор на 1 см² сечения шва) глубиной не более 10—15% толщины металла. В стыковых швах при статической нагрузке глубина непроваров не должна превышать 10—15% толщины металла. Трещины и даже незначительные непровары недопустимы в конструкциях, работающих в тяжелых условиях.

Большое влияние на прочность и несущую способность конструкций оказывают сварочные деформации. Искривление продольной оси элементов конструкций, работающих на сжатие, местное выпучивание, грибовидность полок балок и колонн могут привести к потере устойчивости и разрушению всей конструкции.

По материалам: Л.П. Шебеко, А.П. Яковлев. "Контроль качества сварных соединений"