Cum sa identifici si repari defectele de sudura

Ti s-a intamplat vreodata sa finalizezi o sudura si sa observi imperfectiuni care iti afecteaza munca? Nu esti singurul! Defectele de sudura sunt o problema comuna, dar cu putina atentie si cunostinte, pot fi identificate si reparate cu succes. In acest articol, vom explora cele mai frecvente tipuri de defecte si metodele eficiente de remediere.

Atunci cand sudeze doua piese, pot aparea si probleme, denumite generic defecte de sudura. Identificarea, repararea, dar si preintampinarea acestora pot fi dificile, dar nu imposibil de realizat de un mester sudor. Urmareste articolul nostru si afla cum poti sa reduci la minim provocarile din timpul sudarii.

Tipuri comune de defecte de sudura

Defectele de sudura sunt abateri de la forma, dimensiunile, structura sau proprietatile prescrise pentru o imbinare sudata, care pot afecta negativ rezistenta, functionalitatea si durabilitatea acesteia. Aceste defecte pot aparea in diferite zone ale imbinarii, cum ar fi metalul de sudura, zona afectata termic sau chiar in materialul de baza adiacent sudurii.

Defectele de sudura pot fi clasificate in mai multe moduri, in functie de diferite criterii:

Dupa natura lor:

• Defecte dimensionale (de forma si dimensiune): subtaiere, suprainaltare, lipsa de patrundere in materialul de baza, dimensiuni necorespunzatoare ale cordonului de sudura
• Defecte structurale (legate de structura interna a materialului): fisuri (la cald, la rece), pori, incluziuni, lipsa de fuziune
• Alte defecte (arsuri, deformari, etc.): arsuri, deformari, crater final, pete de arc

Dupa vizibilitate:

• Defecte exterioare (vizibile cu ochiul liber sau cu ajutorul unor instrumente simple)
• Defecte interioare (necesita metode de inspectie nedistructiva pentru a fi detectate)

Dupa gravitate:

• Defecte critice (pot duce la cedarea structurii)
• Defecte majore (pot afecta semnificativ performanta)
• Defecte minore (au un impact redus asupra performantei)

Cauzele defectelor de sudura:

Diferite defecte de sudura apar din cauze fiderite, de exemplu:

Fisuri

Fisurile la cald si fisurile la rece sunt doua tipuri de defecte de sudura care apar in momente diferite si au cauze distincte.

Fisurile la cald apar in timpul sau imediat dupa solidificarea baii de sudura, la temperaturi ridicate. Principalele cauze ale acestor fisuri sunt:

• Contractia metalului de sudura: In timpul racirii si solidificarii, metalul de sudura se contracta, generand tensiuni interne. Daca aceste tensiuni depasesc rezistenta materialului la temperatura ridicata, pot aparea fisuri.
• Prezenta impuritatilor: Anumite impuritati din metalul de baza sau de adaos, cum ar fi sulful sau fosforul, pot forma compusi cu punct de topire scazut, care se concentreaza la limitele granulelor in timpul solidificarii. Aceste zone slabite sunt predispuse la fisurare sub actiunea tensiunilor.
• Segregarea elementelor de aliere: In timpul solidificarii, anumite elemente de aliere se pot distribui neuniform in structura metalului, creand zone cu proprietati diferite si susceptibilitate la fisurare.
• Geometria imbinarii si parametrii de sudare: Forma rostului, grosimea materialelor si parametrii de sudare (intensitatea curentului, viteza de sudare etc.) pot influenta distributia temperaturii si tensiunilor in timpul solidificarii, favorizand sau nu aparitia fisurilor.

Fisurile la rece apar la temperaturi scazute, dupa ce sudura s-a racit complet. Principalele cauze ale acestor fisuri sunt:

• Hidrogenul difuzibil: Hidrogenul poate fi introdus in metalul de sudura din diferite surse, cum ar fi umiditatea din electrozi, atmosfera sau contaminanti de pe suprafata materialelor. Acest hidrogen poate difuza in structura metalului si, in anumite conditii, poate provoca fisuri la rece.
• Tensiuni reziduale: Tensiunile reziduale sunt tensiuni interne care raman in material dupa sudare, din cauza contractiei neuniforme a metalului si a diferentelor de temperatura. Aceste tensiuni pot contribui la aparitia fisurilor la rece, in special in combinatie cu hidrogenul difuzibil.
• Sensibilitatea materialului: Unele materiale sunt mai susceptibile la fisurare la rece decat altele, in special otelurile cu continut ridicat de carbon sau aliaje cu rezistenta ridicata.
• Tratamente termice necorespunzatoare: Tratamentele termice post-sudura pot influenta structura si proprietatile materialului, iar daca sunt efectuate incorect,

Cavitati

Cavitatile in suduri sunt goluri cauzate de gaze prinse, turbulente in baia de sudura sau solidificare rapida. Prevenirea lor implica utilizarea de materiale curate, controlul atmosferei, optimizarea parametrilor de sudare si tehnica corecta.

In functie de forma si dimensiunile lor, cavitatile pot fi clasificate in:

• Pori: cavitati sferice sau aproape sferice, de dimensiuni mici.
• Sufluri: cavitati alungite, de obicei situate in apropierea radacinii sudurii.
• Vacuole: cavitati de forma neregulata, de dimensiuni mai mari decat porii.

Incluziuni solide

Incluziunile solide sunt defecte de sudura sub forma de particule straine prinse in metalul sudat, afectand proprietatile mecanice ale imbinarii.

Incluziunile solide pot contine urmatoarele tipuri de particule:

• Zgura: reziduuri nemetalice din procesul de sudare.
• Oxizi: compusi formati prin reactia metalului cu oxigenul din aer sau din fluxuri.
• Tungsten: fragmente din electrodul de tungsten (in cazul sudarii TIG).
• Alte metale: particule din materialul de baza sau de adaos netopite complet.

Patrunderea insuficienta a sudurii:

Cauzele patrunderii insuficiente a sudurii pot fi:

• Curent de sudare prea mic: nu genereaza suficienta caldura pentru a topi complet materialul de baza.
• Viteza de sudare prea mare: nu permite timp suficient pentru topirea si patrunderea completa.
• Electrozi sau sarma de sudare nepotriviti: diametru prea mare sau compozitie neadecvata.
• Pregatirea incorecta a rostului: rost prea ingust sau cu margini nealiniate.
• Tehnica de sudare necorespunzatoare: unghi incorect al electrodului sau distanta prea mare fata de piesa.

Lipsa fuziune

Lipsa fuziunii poate fi cauzate de:

• Curent de sudare prea mic: nu asigura topirea completa a marginilor rostului si a metalului de adaos.
• Viteza de sudare prea mare: nu permite timp suficient pentru amestecarea metalelor.
• Manipulare incorecta a electrodului: nu se mentine un arc stabil si o baie de sudura adecvata.
• Contaminarea suprafetelor: prezenta oxizilor, uleiurilor sau a altor impuritati impiedica fuziunea.
• Geometria nefavorabila a rostului: rost prea ingust sau cu acces dificil.

Tehnici si instrumente utilizate pentru detectarea defectelor

Controlul imbinarilor sudate si descoperirea defectelor de sudura pot fi facute in mai multe moduri, care au la baza afectarea sau pastrarea starii de agregare a piesei sudate:

• Control distructiv – prin taierea sau ruperea piesei sudate, ori a unei portiuni din linia de sudura;
• Control nedistructiv (non-distructiv/NDT):

Proceduri de inspectie vizuala si nondistructiva (NDT) - aplicabilitate si avantaje

Testarea non-distructiva (NDT) reuneste o gama larga de tehnici si metode pe care le poti folosi pentru a evalua calitatea, integritatea si proprietatile materialelor si structurilor, fara sa provoci deteriorari obiectelor testate.

• optico-vizuala (VT) – metoda ce foloseste tot sistemul senzorial uman (vaz, auz, miros, pipait), analizeaza reflexia luminii pe suprafata expusa examinarii si poate descoperi defecte precum: fisuri, pori, retasuri, incluziuni de suprafata, stropi, scurgeri, deteriorari accidentale etc. In ajutorul personalului de control vin instrumente optice de tip: oglinzi, lupe, periscoape, endoscoape, telescoape, binocluri etc. sau scanere 3D cu laser.
• cu lichide penetrante (PT) – metoda ce presupune aplicarea unui lichid (penetrant) pe suprafata de examinat si evidentierea imperfectiunilor aparute cu ajutorul unui developant ce coloreaza vizibil zonele cu defecte, cu conditia ca defectele sa comunice cu suprafata. Aplicarea lichidului penetrant se face, dupa curatarea si uscarea prealabila a suprafetei de testare, prin pensulare, pulverizare, imersare, stropire sau aplicare in camp electrostatic. Dupa indepartarea surplusului de lichid penetrant, se acopera toata suprafata cu developant (pulberi sau pulberi in substante volatile), se respecta timpul de developare si se examineaza suprafata cu lumina alba sau ultraviolet.
• cu pulberi magnetice (MT) – metoda ce foloseste pulberi feromagnetice colorate, aplicate pe suprafata de examinat (curatata in prealabil de contaminanti) si magnetizata.
• cu, curenti turbionari (ET) – metoda presupune aplicarea unui camp magnetic alternativ asupra portiunii controlate a piesei, camp ce da nastere unor curenti turbionari in piesa. Metoda este folosita mai ales pentru detectarea defectelor de suprafata, de dimensiuni mici, cu profunzime redusa, aflate chiar sub straturi de acoperire (vopsea).
• cu ultrasunete (UT) – metoda consta in introducerea unui fascicul cu ultrasunete in materialul sudat si analiza perturbatiilor propagarii fascicolului in interiorul materialului. Pot fi detectate cu precizie si in timp real defecte de suprafata sau de profunzime, insa gradul de specializare necesar operatorului este mai mare decat la alte metode.
• cu radiatii penetrante (RT) – metoda ce foloseste radiatii X sau gama, cu proprietatea de a penetra substante/suprafete si de a obtine (prin inregistrarea pe un film radiografic) o imagine a structurii macroscopice a materialului. Metoda poate fi utilizata pe orice tip de suprafata, cu o pregatire minima si poate detecta defecte de suprafata si de interior.
• termografica (IRT) – are ca baza principiul ca toate obiectele emit radiatii infrarosii (energie termica) in functie de temperatura lor. Testarea se face cu ajutorul unei camere cu infrarosu sau a unui echipament de termoviziune, ce indica defecte, pierderi de caldura, anomalii interne, conexiuni slabite, lipsa fuziunii, porozitate sau penetrare incompleta.
• cu emisii acustice (AE) – metoda se bazeaza pe principiul ca materialele aflate sub stres elibereaza energie sub forma de unde elastice sau emisii acustice (deterctate de senzori si analizate folosind instrumente sau software specializate). Controlul cu AE se foloseste pentru vasele sub presiune, rezervoarele de stocare, structurile de mari dimensiuni (poduri, baraje, conducte etc.) si pentru a detecta lipsa fuziunii, patrunderea incompleta sau fisuri in imbinarile sudate.

Procedurile de inspectie vizuala si nondistructiva aduc urmatoarele avantaje:

• siguranta – detectarea problemelor potentiale si prevenirea accidentarilor;
• economisire – identificarea defectelor in stadiu incipient si realizarea de reparatii si inlocuiri in timp util;
• asigurarea calitatii – evaluarea integritatii pieselor si mentinerea standardelor de calitate cerute;
• atenuarea riscurilor – dezvoltarea unor strategii de diminuare a pericolelor si functionare in siguranta a sistemelor;
• intretinere preventiva – detectarea semnelor timpurii de degradare si uzura, precum si prelungirea duratei de viata a pieselor;
• optimizarea proceselor – imbunatatirea selectiei materialelor, a designului si cresterea eficientei per ansamblu;
• validarea garantiei – respectarea standardelor in domeniu.

Cele mai frecvente domenii de utilizare ale procedurilor NDT sunt: aviatie (aerospatial), auto, petro-chimic, productie de electricitate, constructii, metalurgic, petrol si gaze, ferovier, inginerie civila, medical etc.

Diferenta dintre testarea distructiva (DT) si cea nedistructiva (NDT)

Testarea distructiva:

• presupune supunerea unui esantion la conditii extreme, pentru a intelege comportamentul, rezistenta si limitarile acestuia;
• rezultat - deformarea piesei, devenita inutilizabila post-testare;
• obtine informatii detaliate despre piesa: proprietati mecanice, moduri de esec, capacitate portanta, limite de performanta etc.;
• inglobeaza actiuni precum: tractiune, indoire, impact, fractura, uzura etc., toate la valori extreme.

Testarea nedistructiva:

• examineaza caracteristicile externe si interne ale piesei, fara a provoca daune permanente;
• evalueaza calitatea, integritatea si performanta, detectand defecte interne si de suprafata ce pot provoca disfunctionalitati;
• permite repunerea in functiune a piesei post-testare;
• foloseste metode precum: testare cu ultrasunete, cu lichid penetrant, cu particule magnetice, optico-vizuala etc.

Alegerea celei mai bune metode de detectare a defectelor de sudura depinde de cerintele si constrangerile specifice fiecarui proiect. Uneori este necesara combinarea mai multor metode si realizarea unui scenariu de inspectie.

Tehnici de reparare a defectelor de sudura

In functie de tipul si natura defectului de sudura, poti opta pentru tehnici de reparare cat mai eficiente:

• fisurile – vor fi reparate fie prin realizarea unor gauri de evacuare a fisurilor la ambele capete ale acesteia, fie prin indepartarea materialului de sudura si resudarea piesei;
• cavitatile – vor fi acoperite prin indepartarea materialului de sudura si resudare;
• incluziunile solide – sunt reparate prin eliminarea/curatarea incluziunilor si resudare;
• fuziunea inadecvata – se remediaza prin indepartarea materialului de sudura din zona netopita si resudare;
• patrunderea ineficienta (sudarea incompleta) – se repara direct prin sudarea pe partea din spate a sudurii (daca partea cu deschidere buna nu este patrunsa) sau se curata zona sudata si se resudeaza.

Recomandari pentru prevenirea aparitiei defectelor in viitor

Defectele de sudura reduc treptat capacitatea portanta a imbinarii sudate, zona cu defect se extinde in timp daca nu este reparata si se poate ajunge la distrugerea piesei sudate si casarea acesteia.

De aceea, prevenirea aparitiei defectelor de sudura are un rol important in activitatea unui mester si se poate face prin:

• controlul elementelor nocive si al impuritatilor din metalul de baza;
• verificarea calitatii consumabilelor de sudura (electrozii de sudura, sarma de sudura, si gazul protector);
• controlul specificatiilor de sudare si folosirea echipamentului de sudura potrivit fiecarui proiect;
• sudarea in mai multe straturi daca materialul/piesa are grosime mai mare;
• mentinerea unei linii de sudura continui, fara segregari;
• reducerea stresului la sudare prin adoptarea unei secvente si metode adaptate fiecarei suprafete;
• utilizarea unei energii de intrare de sudare mai mica;
• preincalzirea si ciocanirea suprafetei de sudat;
• umplerea craterului arcului in timpul inchiderii arcului;
• racirea lenta dupa sudare;
• tranzitia lina intre sudura si metalul de baza;
• cresterea temperaturii de recoacere, pentru asigurarea rezistentei imbinarii la temperatura camerei.

Daca ai intrebari suplimentare in legatura cu subiectul acestui articol sau daca vrei sa afli mai multe informatii despre produsele afisate pe masif.ro, te invitam sa ne contactezi CLICK AICI, la telefon 0374.477.200 sau e-mail [email protected]!