10.1.8. Основные дефекты сварных соединений

Наиболее часто внутренние напряжения проявляются в сварной конструкции в виде различных искривлений и короблений, которые деформируют конструкцию и делают ее непригодной для нормальной эксплуатации без правки. Величина внутренних напряжений и короблений в большей степени зависит от способа сварки. Чем медленнее выполняется процесс сварки, чем больше зона разогрева основного металла, тем сильнее будет коробление.

Неравномерность температур в различных зонах сварки и сдерживающее влияние примыкающих к зоне сварки менее нагретых участков из-за различного вида остаточных деформаций приводит к неравномерной усадке. Различают усадку поперечную – поперек шва (рис. 10.14, а) и продольную – вдоль шва (рис. 10.14, б). Особенно неблагоприятно сказывается на конструкции поперечная усадка, величина которой примерно в 10 раз больше продольной.

Рис. 10.14. Деформации элементов при сварке угловыми швами:

а – грибовидность; б – серповидность

В тавровых соединениях угловая деформация приводит к искривлению полос и называется грибовидностью (рис. 10.14, а и 10.15, б).

При сварке встык односторонним швом с V-образной разделкой кромок листов или полос поперечная неравномерная линейная усадка шва, кроме стягивания листов, вызывает искривление изделия. В связи с неодинаковыми объемами жидкого металла по сечению таких швов поперечная усадка в верхних слоях будет больше, чем в нижних (у корня шва). Этого можно избежать, расположив листы перед сваркой под углом β (рис. 10.15, а).

Рис. 10.15. Коробление листов при сварке:

а – стыковым швом с V-образной разделкой кромок;

б – угловым швом в двутавре

Коробление и грибовидность практически не оказывают влияния на несущую способность элементов и поэтому допустимы в пределах нормируемых величин (f ≤ 1/750l, но не более 15 мм; h_Г ≤ 0,005b). Исключения составляют лишь те случаи, когда угловая деформация влияет на точность примыкания соседних элементов или деталей.

Тавровые и двутавровые элементы кроме грибовидности страдают от изгиба в плоскости стенки из-за продольной усадки. При усадке шва, расположенного выше линии центра тяжести элемента, т.е. несимметрично, происходит выгибание на сторону полок. Такое деформирование называется серповидностью (саблевидностью) (рис. 10.14, б). Выправить такой элемент сложно, поэтому тавровые сварные профили не нашли применение.

На рис. 10.16 показана деформация от угловых швов при соединении внахлестку. Здесь между швами лист изгибается. Если расстояние между швами будет меньше пяти толщин наиболее тонкого элемента, то податливость между швами становится настолько малой, что в шве может образоваться трещина.