CH9 Welding defects.ppttriblab.teipir.gr/files/Welding/Lab/CH8_1_Welding_defects.pdf ·...

Ασυνέχειες συγκολλήσεων


Οι ασυνέχειες (ή ελαττώματα ή σφάλματα) τωνΟι ασυνέχειες (ή ελαττώματα ή σφάλματα) τωνσυγκολλητών συνδέσεων διακρίνονται σε τρεις βασικέςκατηγορίες :

• Υπομικροσκοπικά ελαττώματα, δηλαδή ατέλειεςκρυσταλλογραφικού πλέγματος όπως οι αταξίες και τακενάκενά.

• Μικροσκοπικά ελαττώματα όπως τα μικροεγκλείσματα,οι διαφορισμοί στοιχείων και οι μικρορωγματώσεις.οι διαφορισμοί στοιχείων και οι μικρορωγματώσεις.

• Μακροσκοπικά ελαττώματα όπως οι υποκοπές, ηατελής διείσδυση, οι πόροι, οι σκουριές, η ατελής τήξηκαι οι ρωγματώσεις.


Ως ασυνέχεια ορίζεται η διακοπή της τυπικής δομής τηςς χ ρ ζ η ή ης ής μής ηςσυγκόλλησης. Μπορεί να είναι η απώλεια της ομοιομορφίαςστα μηχανικά, μεταλλουργικά ή φυσικά χαρακτηριστικά τουυλικού συγκόλλησης Η ασυνέχεια δεν αποτελεί απαραίτηταυλικού συγκόλλησης. Η ασυνέχεια δεν αποτελεί απαραίτητακαι ελάττωμα της συγκόλλησης.

Σύμφωνα με την American Welding Society (AWS) ωςελάττωμα της συγκόλλησης ορίζεται μία ασυνέχεια ή πολλέςασυνέχειες που εκ φύσεως ή λόγω της συνολικήςασυνέχειες που εκ φύσεως ή λόγω της συνολικήςεπίδρασης, όπως για παράδειγμα το συνολικό πορώδες ήτο συνολικό μήκος των εγκλεισμάτων, καθιστούν το προϊόνανίκανο να ικανοποιεί συγκεκριμένες προδιαγραφές καιαπαιτήσεις.


Οι δώδεκα πιο δημοφιλείς ασυνέχειες είναι οι παρακάτω :ς ς– Πορώδες (porosity)– Εγκλείσματα σκωριάς (slag inclusions)Ατελής διείσδυση (lack of penetration)– Ατελής διείσδυση (lack of penetration)

– Ατελής τήξη (lack of fusion)– Έναυση τόξου (arc strike)– Επικάλυψη (overlap).– Υποκοπή (undercut)Υποπλήρωση (underfill)– Υποπλήρωση (underfill)

– Κρατήρας (crater)– Πιτσιλίσματα (spatter)– Ρηγμάτωση (crack)– Ελαττώματα ελασμάτων

Πορώδες (porosity)

Το πορώδες προκύπτει από τη διάλυση αερίου στη λίμνη τηςρ ς ρ η η ρ η μ η ηςτηγμένης κόλλησης που οδήγησε στο σχηματισμόφυσαλίδων, οι οποίες εγκλωβίστηκαν κατά τη ψύξη τουυλικούυλικού.

Οι φυσαλίδες που ευνοούν την ανάπτυξη του πορώδουςΟι φυσαλίδες που ευνοούν την ανάπτυξη του πορώδουςσχηματίζονται στο εσωτερικό του τηκόμενου μετάλλου και γι’αυτό το λόγο δε γίνονται αντιληπτές κατά την εμφάνισήτουςτους.

Οι σχηματιζόμενοι πόροι είναι είτε σφαιρικοί ή κυλινδρικοίΟι σχηματιζόμενοι πόροι είναι είτε σφαιρικοί ή κυλινδρικοί


Το φαινόμενο εμφάνισης πόρων προκαλείται συχνά λόγωφ μ μφ ης ρ ρ χ γεφαρμογής ακατάλληλων μεθόδων συγκόλλησης ή λόγωτης ακατάλληλης χημικής ισορροπίας μεταξύ του υλικούκόλλησης και του προς συγκόλληση υλικούκόλλησης και του προς συγκόλληση υλικού.

Η εφαρμογή ακατάλληλων μεθόδων συγκόλλησης μπορεί ναΗ εφαρμογή ακατάλληλων μεθόδων συγκόλλησης μπορεί ναοδηγήσει στην παραγωγή προστατευτικού αερίου πουδεν προστατεύει σωστά τη λίμνη συγκόλλησης.

Επιπλέον το άζωτο από τον ατμοσφαιρικό αέρα διαλύεται στηνκόλληση, εγκλωβίζεται και μπορεί να οδηγήσει στηνκόλληση, εγκλωβίζεται και μπορεί να οδηγήσει στηνεμφάνιση πόρων.


Η μεγάλη ποσότητα θερμότητας που παράγεται κατά τημ γ η η ρμ η ς ρ γ ησυγκόλληση μπορεί να οδηγήσει στην αποσύνθεση τουχρώματος, των ακαθαρσιών, της σκουριάς ή των οξειδίωνπροκαλώντας έτσι την εμφάνιση υδρογόνουπροκαλώντας έτσι την εμφάνιση υδρογόνου.

Το υδρογόνο (όπως και το άζωτο) μπορεί να εγκλωβιστεί στηνΤο υδρογόνο (όπως και το άζωτο) μπορεί να εγκλωβιστεί στηνκόλληση κατά τη διάρκεια στερεοποιήσεως της και ναοδηγήσει στο σχηματισμό πόρων. Κατά το σχηματισμό τωνπόρων το υδρογόνο μπορεί να διαχυθεί στη Θερμικάπόρων το υδρογόνο μπορεί να διαχυθεί στη ΘερμικάΕπηρεαζόμενη Ζώνη (ΘΕΖ) της συγκόλλησης και ναοδηγήσει στην εμφάνιση εσωτερικών ρωγμών σεορισμένους χάλυβες.


Η εμφάνιση των πόρων μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε τέσσεριςςβασικές κατηγορίες :

• Ομοιόμορφα διασκορπισμένοι πόροι που προκαλούνται λόγωφτωχών μεθόδων συγκόλλησης ή λόγω λανθασμένων υλικών.φ χ μ γ η ης ή γ μ

• Σύμπλεγμα πόρων που προκαλείται συχνά από τη λανθασμένηέναρξη και διακοπή της συγκόλλησης.

• Το γραμμικό πορώδες εμφανίζεται συχνά λόγω μόλυνσης στη• Το γραμμικό πορώδες εμφανίζεται συχνά λόγω μόλυνσης στησύνδεση ή στη ρίζα αυτής.

• Το σκωληκοειδές πορώδες (Wormhole Porosity) προκαλείται συχνάλό όλ ή Τ ίδ ό ί δ ό δ όλόγω μόλυνσης της ραφής. Το είδος αυτό είναι μοναδικό διότι οσχηματισμός του εξαρτάται από το αέριο που διαφεύγει από τοτηκόμενο υλικό με ρυθμό ίσο με το ρυθμό στερεοποίησης του υλικού.


(α) πόροι ομοιόμορφα κατανεμημένοι, (β) σύμπλεγμα πόρων


(γ) το γραμμικό πορώδες, (δ) σκωληκοειδές πορώδες

Εγκλείσματα σκωριάς (slag inclusions)

Τα εγκλείσματα είναι μη μεταλλικά υλικά (όπως η σκουριά καιγ μ μη μ ( ς η ρτα οξείδια), που παγιδεύονται στο τηγμένο μέταλλο μεταξύτων ραφών ή μεταξύ της κόλλησης και του προςσυγκόλληση υλικού Τα εγκλείσματα σπάνια είναισυγκόλληση υλικού. Τα εγκλείσματα σπάνια είναισχηματοποιημένα. Επιπλέον μπορούν να σχηματίζουν μίασυνεχή γραμμή. Το γεγονός αυτό προκαλεί τη συγκέντρωσητάσεων και τη μείωση της αντοχής της κόλλησης. Αν και δενείναι ορατά , η ανάπτυξη τους μπορεί να είναι αναμενόμενηεάν οι πρωτεύουσες ραφές δεν καθαρίστηκαν ορθά.ρ ς ρ φ ς ρ η ρ


Τα διασκορπισμένα εγκλείσματα μπορεί να μοιάζουν μεΤα διασκορπισμένα εγκλείσματα μπορεί να μοιάζουν μετους πόρους αλλά σε αντίθεση με αυτούς δεν έχουνγενικά σφαιρικό σχήμα. Τα εγκλείσματα αυτά μπορούν

ύ ό λή άνα προκύψουν από την ατελή απομάκρυνση τηςπροϋπάρχουσας σκουριάς και από τον εσφαλμένοχειρισμό του τόξου συγκόλλησης.χειρισμό του τόξου συγκόλλησης.


Τα μη μεταλλικά εγκλείσματα προκαλούνται κάτω από τιςμη μ γ μ ρ ςπαρακάτω συνθήκες :

• Όταν η σκουριά και / ή τα οξείδια δεν έχουν χρόνο να βγουνά έ άλλστην επιφάνεια του τηγμένου μετάλλου.

• Εάν υπάρχουν εγκοπές μεταξύ των ραφών ή μεταξύ τωνραφών και των προς συγκόλληση τεμαχίων που παγιδεύουνραφών και των προς συγκόλληση τεμαχίων που παγιδεύουντο υλικό και δεν του επιτρέπουν να βγει στην επιφάνεια.

• Εάν η ένωση σχεδιάστηκε με περιορισμένο χώρο για τηνθή δή ήορθή οδήγηση του τήγματος.

Ατελής διείσδυση (lack of penetration)

Η ανεπαρκής διείσδυση της κόλλησης πραγματοποιείται ότανρ ής η ης η ης ρ γμτο βάθος διείσδυσης της κόλλησης είναι μικρότερο από τοαπαιτούμενο για την τήξη του υλικού μεταξύ τωνελασμάτων Ένα ελάττωμα οδηγεί συνήθως στη μείωση τηςελασμάτων. Ένα ελάττωμα οδηγεί συνήθως στη μείωση τηςδιατομής της συγκόλλησης ή αποτελεί το αίτιο τηςσυγκέντρωσης τάσεων που οδηγεί στην αστοχία λόγωκόπωσης.


Τα βασικά αίτια που οδηγούν στην ανεπαρκή διείσδυση τηςβ ηγ η ρ ή η ηςκόλλησης είναι τα παρακάτω :

• Η ακατάλληλη μέθοδος συγκόλλησης. Η πιο συνήθης αιτία είναι ηλανθασμένη οδήγηση του τόξουλανθασμένη οδήγηση του τόξου.

• Η ανεπάρκεια ρεύματος συγκόλλησης. Τα ελάσματα μεγάλουπάχους ή υψηλής θερμικής αγωγιμότητας συνήθωςροθερ αί ο α ώσ ε η θερ ό η α ης σ όλλησης α ηπροθερμαίνονται ώστε η θερμότητα της συγκόλλησης να μην

απομακρύνεται τόσο γρήγορα από το μέταλλο που δε μπορεί ναδιεισδύσει στην ένωση.

• Η ακατάλληλη προετοιμασία της σύνδεσης. Το πρόβλημα αυτόπροκαλείται όταν τα άκρα των προς συγκόλληση ελασμάτων δενέχουν προετοιμαστεί ή προσαρμοστεί κατάλληλα.

• Ο ακατάλληλος σχεδιασμός της ένωσης.

Ατελής τήξη (lack of fusion)

Η ατελής τηξη είναι η απώλεια σύζευξης μεταξύ του τηγμένουής ηξη η ζ ξης μ ξ ηγμμετάλλου πλήρωσης και του ήδη εναποτιθέμενου υλικούπλήρωσης ή / και του προς συγκόλληση υλικού. Η απώλειατηξης μεταξύ του μετάλλου συγκόλλησης και της επιφάνειαςτηξης μεταξύ του μετάλλου συγκόλλησης και της επιφάνειαςτης ένωσης ονομάζεται Lack of Sidewall Fusion. Και οι δύοτύποι προβλημάτων εμφανίζονται συνήθως σε όλο το μήκοςτης συγκόλλησης.


Μερικά αίτια της ατελούς σύντηξης είναι τα παρακάτω :ρ ης ς ηξης ρ• Η ανεπαρκής ανάδευση (Agitation) με την οποία δεν είναι δυνατή

η διάσπαση των στρωμάτων των οξειδίων. Το βασικό μέταλλο ήτο υλικό πλήρωσης μπορεί να λιώσουν αλλά ένα λεπτό στρώματο υλικό πλήρωσης μπορεί να λιώσουν αλλά ένα λεπτό στρώμαοξειδίων μπορεί να εμποδίσει τη σύζευξη.

• Οι ακατάλληλες μέθοδοι συγκόλλησης.• Η λανθασμένη διαδικασία συγκόλλησης.• Η ακατάλληλη προετοιμασία των άκρων συγκόλλησης.• Ο ακατάλληλος σχεδιασμός της ένωσης Η ατελής σύντηξηΟ ακατάλληλος σχεδιασμός της ένωσης. Η ατελής σύντηξη

μπορεί να οφείλεται στην ανεπαρκή ποσότητα θερμότητας για τηντήξη του βασικού μετάλλου ή στον περιορισμένο χώρο στηνένωση για τη λίμνη συγκόλλησηςένωση για τη λίμνη συγκόλλησης.

• Ο ανεπαρκής καθαρισμός της ένωσης.

Επικάλυψη ή υπερπλήρωση (overlap)

Οι υπερπληρώσεις εμφανίζονται στις συγκολλήσεις τηξης ότανρ ηρ ς μφ ζ ς γ ή ς ηξηςη αποτιθέμενη ποσότητα υλικού είναι μεγαλύτερη από αυτήπου έχει σχεδιαστεί η ένωση να δεχτεί. Το υλικό πλήρωσηςρέει πάνω από την επιφάνεια του προς συγκόλληση υλικούρέει πάνω από την επιφάνεια του προς συγκόλληση υλικού.

Στη μέθοδο συγκόλλησης GMAW οι υπερπληρώσειςΣτη μέθοδο συγκόλλησης GMAW οι υπερπληρώσειςεμφανίζονται όταν χρησιμοποιείται μεγάλη επέκτασηηλεκτροδίου για την απόθεση του υλικού με χαμηλή ισχύ.Επιπλέον προκαλούνται με τη λανθασμένη καθοδήγηση τουΕπιπλέον προκαλούνται με τη λανθασμένη καθοδήγηση τουτόξου και με το κράτημα του ηλεκτροδίου σε σχεδόνκατακόρυφη θέση.

Επικάλυψη ή υπερπλήρωση (overlap)

Υποκοπή (undercut)

Οι υποκοπές είναι το αποτέλεσμα του τόξου πλάσματος τος μ ξ μ ςοποίο αφαιρεί υλικό από την ένωση περισσότερο από τουλικό πλήρωσης που αποθέτει. Μία βασική αιτία είναι τουπερβολικά χαμηλό ρεύμαυπερβολικά χαμηλό ρεύμα.

Είναι ένα συχνό πρόβλημα της μεθόδου GMAW όταν τοοξυγόνο που χρησιμοποιείται δεν είναι αρκετό για νασταθεροποιήσει το τόξο. Επιπλέον προκαλούνται μελανθασμένες τεχνικές συγκόλλησης, όπως η λανθασμένηγωνία ηλεκτροδίου ή τα υπερβολικά μεγάλα κορδόνιαγωνία ηλεκτροδίου ή τα υπερβολικά μεγάλα κορδόνιασυγκόλλησης. Για την αποφυγή τους προτείνεται ηεφαρμογή πολλαπλών αντί απλού πάσου, η αλλαγή του

ύ ί β λ ί ώπροστατευτικού αερίου και η βελτίωση των τεχνικώνχειρισμού του τόξου συγκόλλησης.

Υποκοπή (undercut)

Υποπλήρωση (underfill)

Οι υποπληρώσεις εμφανίζονται στο αυλάκι συγκόλλησης ότανηρ ς μφ ζ γ η ηςτο μέταλλο συγκόλλησης δεν είναι αρκετό ώστε το τήγμα ναβρεθεί στο ίδιο επίπεδο με τα προς συγκόλληση ελάσματα.Το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίζεται με τη μείωση τηςΤο πρόβλημα αυτό αντιμετωπίζεται με τη μείωση τηςταχύτητας συγκόλλησης ή με την πραγματοποίησηπερισσότερων πάσων.


Οι υποπληρώσεις εμφανίζονται στο αυλάκι συγκόλλησης ότανηρ ς μφ ζ γ η ηςτο μέταλλο συγκόλλησης δεν είναι αρκετό ώστε το τήγμα ναβρεθεί στο ίδιο επίπεδο με τα προς συγκόλληση ελάσματα.Το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίζεται με τη μείωση τηςΤο πρόβλημα αυτό αντιμετωπίζεται με τη μείωση τηςταχύτητας συγκόλλησης ή με την πραγματοποίησηπερισσότερων πάσων.

Κρατήρας (crater)

Πρόκειται για πολύ μικρές ρωγμές που αναπτύσσονται στονρ γ μ ρ ς ρ γμ ςκρατήρα κατά τη συρρίκνωση και στερεοποίηση της λίμνηςτης συγκόλλησης. Τα υλικά που τήκονται δύσκολααποβάλλονται προς το κέντρο του κρατήρα κατά τη διάρκειααποβάλλονται προς το κέντρο του κρατήρα κατά τη διάρκειατης ψύξης. Καθώς τα υλικά αυτά ψύχονται τελευταίαδιαχωρίζονται από το υπόλοιπο υλικό καθώς εξελίσσεται η

ξ Οψύξη του μετάλλου συγκόλλησης. Οι υψηλές τάσεις πουαναπτύσσονται λόγω της σμίκρυνσης οδηγούν στηνανάπτυξη ρωγμών. Να σημειώσουμε ότι οι ρωγμές στονξη ρ γμ ημ μ ρ γμ ςκρατήρα μπορούν να περιοριστούν, αν όχι να απαλειφθούν ,με τη σταδιακή διακοπή του τόξου στο τέλος τηςσυγκόλλησηςσυγκόλλησης.

Κρατήρας (crater)

Το γεγονός αυτό επιτρέπει στο τόξο να επιμηκυνθεί , στογ γ ς ρ ξ μη ,ρεύμα να μειωθεί σταδιακά και στον κρατήρα να γεμίσει καινα ψυχθεί αργά. Ο εξοπλισμός της μεθόδου GMAW διαθέτεισύστημα ελέγχου πλήρωσης το οποίο μειώνει αυτόματα καισύστημα ελέγχου πλήρωσης το οποίο μειώνει αυτόματα καισταδιακά την ταχύτητα παροχής σύρματος στο τέλος τηςσυγκόλλησης.

Πιτσιλίσματα (spatter)

Πρόκειται για σωματίδια μετάλλου που εκτοξεύονται από τηνρ γ μ μ ξ ηλίμνη συγκόλλησης και οφείλονται κυρίως στους παρακάτωλόγους:Μ άλ ή ό ή όξ• Μεγάλο ή μικρό μήκος τόξου

• Μη καθαρισμένη επιφάνεια• Προστατευτικό αέριο (περισσότερο CO )• Προστατευτικό αέριο (περισσότερο CO2)• Λάθος γωνίας συγκόλλησης• Mη ισορροπία τάσης και έντασης ρεύματοςη ρρ ης ης ρ μ ς• Μεγάλη πρόωση σύρματος (GMAW)

Πιτσιλίσματα (spatter)

Ρηγμάτωση (crack)

Ως ρηγμάτωση ορίζεται η πολύ λεπτή γραμμικήΩς ρηγμάτωση ορίζεται η πολύ λεπτή γραμμικήθραύση μικρού ή μεγάλου μήκους, πουπροκαλείται στην ίδια τη ραφή ή στη Θερμικάρ η η ρ φή ή η ρμΕπηρεαζόμενη Ζώνη ή ακόμα και στο γειτονικόπρος τη ραφή μέταλλο βάσεως. Η θραύση αυτήρ ς η ρ φή μ β ς ρ η ήπροκαλείται χωρίς ουσιαστική επίδρασηεξωτερικών καταπονήσεων παρά μόνο κάτωαπό την πίεση των εσωτερικών δυνάμεων(τάσεων) ή τραβηγμάτων της ίδιας της

όλλσυγκόλλησης.


Οι έξι πιο δημοφιλείς ρηγματώσεις είναι οι παρακάτω :Οι έξι πιο δημοφιλείς ρηγματώσεις είναι οι παρακάτω :• Εγκάρσιες ρωγμές στο μέταλλο συγκόλλησης

(transerve cracks, weld metal). Μπορεί να οφείλεται σεθερμή ρηγμάτωση (περικρυσταλλικές) ή σε τάσεις πουυπερβαίνουν την αντοχή του μετάλλου συγκόλλησης(διακρυσταλικές)(διακρυσταλικές)

• Εγκάρσιες ρωγμές στην ΘΕΖ (transverse cracks, HAZ).Οφείλονται σε ψυχρή ρηγμάτωση, δηλαδή σεΟφείλονται σε ψυχρή ρηγμάτωση, δηλαδή σεσυνδυασμό υψηλών παραμενουσών τάσεων, υψηλήςσκληρότητας της ΘΕΖ και παρουσία υδρογόνου( θ ί δ ό )(ψαθυροποίηση υδρογόνου).


• Εξωραφείς ρωγμές (underbead cracks). Ίδια αίτια με τοΕξωραφείς ρωγμές (underbead cracks). Ίδια αίτια με τοπροηγούμενο, μόνο που ακολουθούν την περίμετροτης ΘΕΖ.

• Διαμήκεις ρωγμές στο μέταλλο συγκόλλησης(longitudinal cracks). Οφείλονται κυρίως στη θερμήρηγμάτωση Εμφανίζονται στο πρόσωπο ή στην ρίζαρηγμάτωση. Εμφανίζονται στο πρόσωπο ή στην ρίζατης συγκόλλησης.

• Ρωγμές στον πόδα ή στην ρίζα (toe or root cracks).Ρωγμές στον πόδα ή στην ρίζα (toe or root cracks).Οφείλονται στις υψηλές παραμένουσες τάσεις και στηνσυγκέντρωση τάσεων λόγω της γεωμετρικής εγκοπής

όδ ή ίζ όλλστον πόδα ή στην ρίζα της συγκόλλησης.


• Διαστρωματική ρηγμάτωση (lamellar tearing).Διαστρωματική ρηγμάτωση (lamellar tearing).Εμφανίζεται κυρίως σε αυχενικές συγκολλήσεις τύπου.Τα με συγκόλληση και από τις δύο πλευρές. Η

ά β ί ί δ άλλ λρηγμάτωση συμβαίνει σε επίπεδα παράλληλα με τοεπίπεδο έλασης της ΘΕΖ της συγκόλλησης.


Οι ρηγματώσεις μπορούν να προκληθούν είτεΟι ρηγματώσεις μπορούν να προκληθούν είτεκατά τη διάρκεια εκτέλεσης της συγκόλλησης,οπότε τις ονομάζουμε Εν Θερμώ μεοπότε τις ονομάζουμε Εν Θερμώ , μεθερμοκρασία που κυμαίνεται από 900 έως1000 οC είτε κατά τη ψύξη οπότε τις1000 οC , είτε κατά τη ψύξη οπότε τιςονομάζουμε Εν Ψυχρώ , με θερμοκρασίααπό 200 έως 400 οCαπό 200 έως 400 οC.

CH9 Welding defects.ppttriblab.teipir.gr/files/Welding/Lab/CH8_1_Welding_defects.pdf ·...

Documents

Transcript of CH9 Welding defects.ppttriblab.teipir.gr/files/Welding/Lab/CH8_1_Welding_defects.pdf ·...