Обработка сварных швов после сварки

Чем обработать сварные швы

Сварка — давно известный метод скрепления металлических конструкций. У него много преимуществ, но есть и недостатки, причем такие, что могут легко испортить всю проделанную ранее работу. Чтобы свести влияние этих недостатков к минимуму, используются разные методы защиты металлических конструкций. Среди них — обработка сварного шва. О ней и рассказывается далее.

В чем необходимость обработки?

Сварка влияет на скрепляемые металлические конструкции, больше, чем кажется. В этот момент у деталей появляется большое внутреннее напряжение. А из-за него те могут деформироваться и становиться более хрупкими, что приводит к быстрому разрушению.

Также сварка влияет на химические, физические и механические свойства металлов, так как неравномерный нагрев деталей в процессе скрепления приводит к нарушению кристаллической решетки материала.

Чтобы вернуть деталям потерянные свойства, делается обработка в местах скрепления. Зачистка помогает не только укрепить конструкцию, увеличить ее пластичность, но также защитить сварные швы от коррозии и ржавчины.

Способы обработки сварных швов

Зачистка сварных участков — процесс непростой, требующий от человека навыков, а иногда и сложного оборудования. Первое, что необходимо делать при каждой обработке сварных зон — выбрать способ. Основных всего три:

  • Механический. Предполагает, что участки будут зачищаться инструментами вручную. Эффективно убирает окалину.
  • Термический. Здесь нужно нагревание и охлаждение по схеме, подбираемой по материалу детали. Она нагревается либо полностью, либо только в области зачистки.
  • Химический. На участок наносится состав, который укрепляет его, защищает от коррозии. Обычно этот способ применяется на тех деталях, которые используются в активных средах.

Нельзя сказать, какой метод зачистки сварных швов после сварки лучший, так как каждый будет чем-то полезен.

Нередки ситуации, когда последовательно применяют все три способа на один и тот же шов.

Термическая обработка

Чаще всего термическая зачистка подходит для конструкций с тонкими стенками, например, трубопроводов, корпусов реакторов, сосудов давления и т. д.

Процедура восстановит прочность материала, снизит влияние на швы внутреннего напряжения металла, а также обеспечит стыкам долговечность. А из-за этого станет надежнее и вся конструкция. Но все эти преимущества можно получить, если работу выполнит специалист. Ведь малейшая ошибка приведет к дефектам, которые невозможно будет исправить. Также важно, чтобы во время термической зачистки использовались качественные инструменты, однако, они будут очень требовательны к энергии, это тоже потребуется учесть.

Сама технология термической зачистки швов предполагает, что сначала деталь будет нагреваться, а потом охлаждаться с соблюдением правильного температурного режима.

Процесс термообработки предполагает, что сначала область вокруг шва и он сам нагреваются. В этом состоянии деталь находится в течение времени (зависит от метода обработки), а потом охлаждается.

Так как температура нагрева будет зависеть от толщины сварного участка, а также вида самой конструкции, предполагаются разные способы термической зачистки.

Оборудование

Для металлических деталей небольших размеров обычно используются муфельные печи, но чаще все же пользуются индукционным, газовым или радиационным методом.

Так, для индукционной обработки нужен генератор переменного тока (высокочастотный). На деталь, которую нужно нагреть, наматывается нагревающаяся катушка индуктивности.

Для газового метода потребуется горелка. Основной сложностью здесь будет направить и сформировать факел так, чтобы необходимый участок получил равномерное нагревание.

При радиационном методе нагревание будет производиться нихромовой проволокой инфракрасного излучения, через которую проходит ток.

Так как технология термической зачистки швов предполагает нагревание детали до определенной температуры, дополнительно потребуется оборудование, которое будет эту температуру контролировать. Надежнее всего использовать пирометры и тепловизоры, что могут работать на расстоянии. Также применяются термокарандаши и термокраски, след которых меняет цвет в зависимости от изменений температуры. За этим нужно будет непрерывно следить и ждать появления нужного оттенка.

Виды термообработки

Термообработка потребует выбора оборудования и определения подходящего вида нагрева. Сначала нужен предварительный нагрев. Такая обработка применяется перед сваркой конструкций и предполагает нагревание — до 150-200 °C. Далее применяется один из методов:

  • Высокий отпуск — это нагревание от 650 до 750 °C в зависимости от стали, а потом поддержка этой температуры в течение 5 часов.
  • При нормализации потребуется температура от 950 °C, в основном эта обработка применяется для углеродистой стали. После того как сварные участки будут выдержаны, они остужаются в естественных условиях.
  • Аустенизация предполагает температуры от 1050 °C, под которыми шов держится час, а потом остужается охлаждающими средствами. Часто этот вид температурной обработки используется для конструкций из аустенитных сталей.
  • Стабилизация похожа на аустенизацию, только применяются меньшие температуры.

Останется только термический отдых, когда металл прогревается до температуры в 250-300 °C, что снимает напряжение со сварного участка, снижая содержание диффузного водорода.

Механическая обработка — зачистка

Зачистка сварных швов после сварки механическим путем тоже предполагает несколько видов. Но они зависят не от типа металла, а от оборудования, используемого для зачистки сварных участков.

Если заняться механической зачисткой, придется шлифовать деталь болгаркой или шлифовальным устройством. При обработке болгаркой дополнительно потребуется выбрать насадку — лепестковую или абразивную.

Болгарка используется чаще, поэтому перед тем, как говорить о том, чем зачистить сварочный шов, стоит упомянуть о правилах выбора насадок:

  • Важно определить нужный материал шлифовального круга. Для зачистки сварных деталей обычно берут круги из цирконата алюминия.
  • Размеры зерен тоже важны, более того, лучше всего зачищать швы несколькими насадками. Крупные зерна уберут крупные окалины, а самые мелкие зерна подойдут для заключительной шлифовки.
  • Лучше брать круги с тканевыми лепестками.
  • Иногда для шлифовальной машины могут потребоваться борфрезы, чтобы зачищать труднодоступные участки.

Механическая обработка сварных швов наиболее часто встречается на автомобилях, когда нужно устранить окалины, оксидную пленку, заусенцы и другие дефекты, которые могут повлиять на прочность корпуса.

Также большинство деталей, которым потребуется дополнительная окраска, должны пройти обработку механическим путем.

Химическая обработка

Здесь зачистка сварных участков будет проводиться только путем травления или пассивацией.

Травление швов проводится перед механической шлифовкой. Для этого используют химические составы, которые создают на местах соединения антикоррозийное покрытие. С помощью травления можно устранить с металлических конструкций окисленные никель и хром, которые вызовут ржавчину, если их оставить.

То, как будут использоваться средства для травления, зависит от величины участков, которые нужно защитить, а также типа металла. Это повлияет на время обработки и то, будет ли деталь полностью помещаться в травильный раствор или им будет покрываться нужная небольшая часть.

Другим методом очистки сварных участков будет пассивация. Здесь используемые составы, оксиданты, будут мягко снимать свободный металл с поверхности, а после образуют устойчивую к коррозии пленку.

Однако, при обработке пассивацией используются сильные реагенты. Поэтому после их остатки нужно смыть с металлической детали, а воду, в которой проводилось промывание, правильно утилизировать.

Сам раствор, которым проводилась пассивация, будет содержать кислоты. Его нужно нейтрализовать щелочью, после профильтровать, а потом утилизировать по нормам.

Техника безопасности

Делать зачистку сварных швов можно только в спецформе, с соблюдением всех правил техники безопасности. Так, при работе с химией защищают руки, органы дыхания, глаза.

Проводит такие работы специалист с образованием и навыками, старше 18 лет.

Сварные участки защищаются, так как это одни из самых хрупких мест любой металлической конструкции. И если их можно укрепить, стоит приложить максимум усилий для того, чтобы свариваемая конструкция прожила как можно дольше. Для этого и существуют способы зачистки сварных швов, описанные в этом материале.

Зачистка сварных швов после сварки

В соединении металлических заготовок на сегодняшний день сварочные технологии находятся вне конкуренции. Это и наиболее распространенный, и самый экономичный способ изготовления сложных металлоконструкций. Сварка позволяет получать очень прочное соединение неограниченного количества элементов из металлов с однородным и эстетичным стыком. В то же время сварочный шов может стать самым уязвимым звеном конструкции из-за плохого качества работ. Зачистка дает возможность выявить брак в процессе выполнения соединений и устранить его задолго до начала эксплуатации конструкции.

  • Способы зачистки сварных швов
  • Необходимость зачистки сварных швов
  • Механическая зачистка сварных швов болгаркой
  • Обработка сварных швов химическим способом
    • Травление
    • Пассивация
  • Термическая обработка
  • Зачистка швов после сварки: техника безопасности
  • Заключение

Способы зачистки сварных швов

Из-за этого и необходимости придания шву эстетичности зачистка является одним из пунктов, которые внесены в требования ГОСТа. Для зачистки сварного соединения применяются различные инструменты и методы:

  • Механическая обработка стыка методом шлифовки с использованием «болгарки» или подручных абразивных материалов.
  • Химическая обработка, подразумевающая протравливание специальными реагентами.
  • Термический способ. Снимает остаточные напряжения конструкции.

Каждая из технологий отличается нюансами и рекомендована в конкретном случае. В определенной ситуации очень важно правильно выбрать наиболее подходящий метод и инструмент. Наиболее часто используются угловая шлифовальная машинка, металлическая щетка или шлифовальный станок. Важно при выборе оборудования учитывать в первую очередь отдаваемую мощность и только потом обращать внимание на потребляемую мощность.

Один и тот же вид оборудование имеет несколько модификаций. К примеру, в противовес привычной ручной шлифмашинке в производстве кораблей используются передвижные высокопроизводительный агрегаты. Они представляют собой шлифовальный станок, который можно переместить к конструкции большого размера и уже по месту зашлифовать стык.

Необходимость зачистки сварных швов

На заключительном этапе сварочных работ специалист очищает шов от шлака и окалины. Весь процесс состоит из трех простых этапов:

  • Место сварного соединения по периметру обрабатывается одни из трех выше перечисленных методом.
  • После этого поверхность полируется составом, предотвращающим окисление.
  • Выполняется лужение сварного стыка.

Зачистка сварных швов производится с целью устранения изъянов поверхности и регламентируется положениями пунктов ГОСТа 9.402-80. К дефектам принято относить: трещины, свищи, лунки и кратеры, которые могут образоваться в местах сварного соединения.

Нужно строго соблюдать технологические нормы выполнения зачистки. Не допускаются любые отклонения от общепринятых стандартов. Желательно полностью использовать все возможности, которые предоставляет современная шлифовальная техника и химические реагенты.

Механическая зачистка сварных швов болгаркой

Наиболее востребованный и самый простой способ механической обработки — зачистка угловой шлифовальной машинкой или попросту болгаркой. Благодаря такому методу воздействия сварной шов можно очистить от окалины, окиси, заусениц и следов побежалости. Способ имеет очень весомое преимущество — низкую себестоимость. Для зачистки подбираются специальные насадки — абразивные круги определенной толщины и диаметра.

Обработка сварных швов химическим способом

Однако наиболее качественный результат достигается при условии комбинирования двух способов зачистки — механического и химического. Обработка сварных соединений химическими препаратами может выполняться одним из двух методов: травления или пассивации. Для объективности нужно рассмотреть оба.

Травление

Обработка выполняется непосредственно перед механической шлифовкой. Используется специальный химический состав, позволяющий создать на поверхности однородный слой. Метод травления успешно применяется в случаях, когда требуется удалить побежалость. Практикуется травление отдельных участков соединения или заготовки полностью. В последнем варианте подразумевается, что заготовка будет полностью погружена в раствор.

В случае полного окунания заготовки нет строго регламентированного времени на выполнение процедуры. При таком методе воздействия срок выдерживания определяется в индивидуальном порядке в зависимости от состава и вида металлов. Нужно подчеркнуть, что зачистка сварного соединения будет более эффективной, если прибегнуть к травлению методом пассивации. Его особенность заключается в том, что стык получает очень существенный бонус: увеличиваются его прочностные характеристики.

Читайте также  Сварка полуавтоматом без газа обычной проволокой

Пассивация

Суть процесса состоит в следующем. Для обработки металлической поверхности используется специальный химический состав. После его нанесения по всей плоскости образуется пленка. Она предотвращает старение металла и образование коррозии. С точки зрения взаимодействия реагентов это выглядит так: оксиданты размягчают верхний слой стали, взаимодействуют с ним и растворяют свободные частицы, которые не являются составляющей металлической заготовки. Помимо этого, состав активирует образование на поверхности защитной пленки.

Угловые сварные швы зачищать нужно в соответствии с требованиями Правил Гостехнадзора. Согласно его положениям, качество очистки контролирует сменный мастер, а результаты отображаются в технологической карте ремонта сварочных соединений.

Термическая обработка

Применяется в тех случаях, когда требуется зачистить остаточные напряжения внутренней части. Термообработка необходима в сваривании тонкостенных металлических конструкций. Суть процедуры сводится к тому, что готовая конструкция нагревается до определенной температуры, после чего охлаждается по определенному температурному графику.

Все работы производятся в три этапа. Изначально прогревается шов и рабочая поверхность вокруг него. Он должен выдерживаться нагретым в течение небольшого отрезка времени (второй этап), после чего остыть естественным путем (третий, заключительный, этап). Благодаря таким простым манипуляциям восстанавливается прочность и пластичность металла в районе сварочного шва.

Технология термической обработки имеет существенный недостаток. Если не удалось выполнить все манипуляции в точности с температурным графиком, то исправить ситуацию очень сложно. Простых решений нет. Потребуется дорогостоящая аппаратура и услуги профессионала, который имеет опыт подобной работы.

Контролировать соблюдение температурного режима можно разными способами. Наиболее распространенными являются измерения с помощью пирометра. Можно использовать тепловизор — специальное устройство, измеряющее температуру объекта на расстоянии. Менее эффективны методы контроля при помощи термокраски или термокарандаша, которые меняют свой оттенок в зависимости от температуры металла. Для их использования требуются практические навыки.

Зачистка швов после сварки: техника безопасности

При выполнении любого рода сварочных операций прежде всего необходимо подготовить соответствующим образом рабочее место, оборудование и оснастку. Следует использовать специальную защитную одежду и предусмотренные регламентом средства. Строго придерживаться требований норм пожарной безопасности.

Перед началом работ необходимо пройти инструктаж, о чем делается запись в рабочем журнале. К выполнению работ допускают штатные сотрудники в возрасте от 18 лет, прошедшие соответствующую подготовку.

Заключение

Качественный и эстетичный сварной шов получится только после финальной обработки стыка. Это обязательное условие выполнения любых видов сварочных работ. Обработать поверхность можно разными способами. Итоговая цель таких манипуляций состоит в том, чтобы привести элемент в состояние полной готовности. Основная часть операций регламентируется положениями ГОСТа. Удаление остатков сварки — это органичная составляющая процесса, направленного на получение нужного результата.

Способы обработки швов после сварки

Сварные швы отвечают за целостность металлической конструкции. В частности, соединение должно быть достаточно прочным, устойчивым к ржавлению, влажности. Обработка сварных швов призвана обеспечить выполнение этих задач.

Методы обработки

Существует три методики, с помощью которых защищаются сварные соединения:

  1. Термическая обработка. Благодаря этому способу можно убрать остаточные напряжения в материале, возникающие вследствие сварочных работ. Термообработка проводится по одной из двух технологий: местной, когда прогревается или охлаждается только само соединение, или общей — температурной обработке подлежит вся деталь.
  2. Механическая обработка. В данном случае задача состоит в удалении остатков шлака и проверке надежности соединения. Типичный пример механической обработки — простукивание шва молотком или выполнение его зачистки. Если шлак не удалить, возможно развитие коррозии.
  3. Химическая обработка. Нанесение защитных покрытий на соединение — один из способов борьбы с коррозийными процессами. Наиболее доступный вариант химической защиты — обработка шва грунтовочным лакокрасочным материалом.

Ниже остановимся на технологиях защиты сварных швов более подробно.

Термическая обработка

Помимо уменьшения остаточных напряжений металла, термообработка позволяет добиться следующих целей:

  • сделать структуру шва и околошовных зон более приспособленной к воздействию внешних факторов;
  • оптимизировать физические и эксплуатационные свойства материала, в частности, повысить стойкость к ржавлению, жаропрочность и т.д.

Термическая обработка сварных соединений предполагает нагрев на определенное время сварного соединения или всего металла до заданной температуры. Далее происходит искусственное охлаждение, которое также производится по определенному сценарию.

Оборудование для термообработки

Для термической обработки стыков может использоваться четыре вида технологического оборудования:

  1. Индукционные устройства. Индукционный нагрев часто применяется во время прокладки трубопроводов. Суть этого метода состоит в использовании медных индукторов, включающих в себя многожильный медный кабель с воздушным охлаждением. Во время монтажа индуктора на трубопровод нужно принимать во внимание расстояние между трубой и индуктором. Общее правило: чем больше зазор между объектами, тем хуже используется мощность оборудования.
  2. Гибкие нагреватели сопротивления. Данный способ считается одним из самых удобных и доступных способов обработки сварных швов.
  3. Муфельные печи. При работе с этим видом оборудования нужно особое внимание уделять равномерности нагрева соединения, что достигается нецентрированной установкой детали в печь.
  4. Нагрев с помощью газопламенного оборудования. При газопламенном нагреве применяются сварочные и особые многопламенные газовые горелки. Газовые нагреватели выделяют тепловую энергию, возникающую в результате сгорания смеси горючего газа с кислородом.

Оборудование для нагрева подбирается исходя из монтажных условий, доступности того или иного вида устройств и прочих обстоятельств. Нагревательное оборудование должно отвечать определенным требованиям: четко стыковаться со сварными швами, иметь не слишком большую массу и обеспечивать равномерный нагрев соединения как в ширину, так и в длину.

Чтобы сократить теплопотери, при термообработке сварных соединений используются всевозможные теплоизоляторы.

Теплоизоляция должна быть теплоустойчивой при небольшой теплопроводности, прочной, но в то же время гибкой, устойчивой к износу и безопасной в эксплуатации.

Способы термообработки

Известно несколько методов термической обработки сварных соединений:

  1. Предварительный нагрев. Используется как до проведения сварочных работ, так и в момент сваривания деталей. Данная разновидность термической обработки применяется при сварке конструкций из низкоуглеродистой стали. Металл прогревается до 150-200 градусов по Цельсию.
  2. Высокий отпуск. Методика состоит в нагреве материала до 650-750 градусов по Цельсию (конкретный показатель температуры зависит от сорта стали). Температура поддерживается в течение 5 часов. Технология позволяет уменьшить напряжения на 80%, а также повысить устойчивость материала к механическим воздействиям и увеличить его эластичность.
  3. Нормализация. Применяется по отношению к углеродистым и низколегированным маркам стали. Подобная термическая обработка соединения осуществляется при температурах от 950 градусов по Цельсию. По окончании нагрева производится выдержка и охлаждение в условиях окружающей среды. Нормализация дает возможность уменьшить зернистость металла, сократить напряжение, а также увеличивает прочность шва.
  4. Аустенизация. Представляет собой закалку сварного соединения путем его нагрева до температуры 1070 градусов и выше. Деталь греется в течение 60 минут, а затем производится быстрое искусственное охлаждение. Методика широко распространена для закалки аустенитных сталей. Результат аустенизации — возросшая эластичность сварного соединения.
  5. Стабилизация. От аустенизации стабилизирующий отжиг отличается более низкой температурой и менее продолжительным периодом выдержки металла.
  6. Термический отдых. Технология заключается в нагреве сварного шва до 250-300 градусов по Цельсию. Затем осуществляется выдержка металла в разогретом состоянии. В результате процедуры в сварном соединении снижается уровень диффузного водорода, и уменьшаются внутренние напряжения.

Строение сварного шва при термической обработке

Выбор способа, которым будет осуществляться термическая обработка сварных соединений, зависит от физико-химических характеристик стали (определяется ее маркой). Особое значение имеет выполнение технологических требований, в противном случае происходит ухудшение качества сварного соединения.

Ключевые параметры, которые нужно учитывать при проведении местной термообработки:

  • ширина нагреваемого участка;
  • равномерность нагревания по толщине стенки и ширине нагреваемого участка;
  • период выдержки;
  • интенсивность охлаждения.

к содержанию ↑

Механическая обработка

Механическое устранение недостатков сварочных работ осуществляется при помощи проволочной щетки. Можно значительно упростить задачу и сделать зачистку качественнее, если использовать портативное шлифовальное устройство или болгарку с лепестковой насадкой. Вместо насадки также можно применить абразивный круг.

Механическая очистка позволяет убрать следующие дефекты сварного соединения:

  • окалины;
  • заусенцы;
  • окислы;
  • последствия побежалостей.

Несмотря на простоту и дешевизну технологии, существует ряд нюансов, касающихся выбора насадки, знание которых позволит выполнить работу качественнее:

  1. Прежде всего, нужно выбрать шлифовальный круг из подходящего материала. Лучше всего для механической очистки подойдет круг из цирконата алюминия. Преимущество этого материала в том, что он, во-первых, провоцирует коррозийные процессы, а во-вторых, цирконат алюминия прочнее оксида алюминия, из которого также изготавливаются некоторые виды насадок.
  2. Лепестки шлифовального круга должны быть на тканевой составляющей. Ткань надежнее и устойчивее к большим нагрузкам в сравнении с бумагой, которая иногда применяется на лепестках в качестве основы. Однако стоят такие насадки намного больше аналогов на бумажной основе. Более высокая стоимость тканевых насадок вполне оправдана и окупится при такой агрессивной по отношению к материалу работе, как шлифование швов.
  3. Размер абразивного зерна зависит от типа выполняемой работы. Очень часто в ходе очистки соединений могут понадобиться насадки с разным размером зерна. Поэтому рекомендуется приобретать сразу несколько видов насадок.
  4. Если нужно качественно зачистить шов, то разные размеры зерен просто необходимы, так как шлифовка осуществляется с постепенной сменой насадок на зерна меньшего размера. К примеру, крупные окалины убираются крупнозернистыми насадками, а вот тонкая шлифовка производится мелкозернистыми насадками. Финишная проходка осуществляется наиболее мелким зерном. Насадки следует менять последовательно — допускается пропуск не более одного размера. Однако если речь идет о создании зеркального блеска сварного соединения, нельзя пропускать ни одного размера.
  5. Для обработки швов, расположенных в труднодоступных местах (полостях, кромках, отверстиях), используются особые устройства — борфрезы, устанавливаемые в шлифовальную машину. Существуют борфрезы самых разнообразных размеров и форм, поэтому подобрать нужную конфигурацию несложно.

к содержанию ↑

Химическая обработка

Лучшие результаты при обработке сварных соединений достигаются при сочетании механических и химических средств. Применяется два метода работы со швами: травление и пассивация.

Травление выполняется до механической шлифовки. Для проведения этой операции используются химические составы, обеспечивающие однородное покрытие, препятствующее коррозийным процессам. Кроме того, травление позволяет ликвидировать места, тронутые побежалостью. Дело в том, что в таких местах наблюдается скопление окислов никеля и хрома, в результате чего сталь подвергается ржавлению.

На незначительных по площади участках сварных соединений рекомендуется производить травление непосредственным нанесением состава на обрабатываемую поверхность. Если деталь достаточно большая или имеет сложную конфигурацию, ее следует помещать в емкость с раствором для травления. Время нахождения металла в травильном расходе рассчитывается в каждой ситуации индивидуально.

Когда травление закончено, наступает черед пассивации. Процесс представляет собой нанесение на металл особого состава, в результате чего образуется пленка. Данное защитное покрытие препятствует возникновению коррозии. С химической точки зрения, пассивацию можно объяснить следующим образом: оксиданты, взаимодействуя со сталью, удаляют с поверхности свободный металл, при этом активируя возникновение защитной пленки.

Завершается химическая обработка очисткой сварных соединений от реагентов. Смываемая вода содержит множество токсичных веществ, тяжелых металлов и кислот. Кислоты нейтрализуются при помощи щелочей, а затем оставшаяся жидкость фильтруется. Утилизировать отработку нужно только в специально отведенных для этого местах в соответствии с законодательством об охране окружающей среды.

Читайте также  Полировка нержавейки после сварки

Обработка сварного шва после сварки

Сварка — самый надежный, быстрый и экономичный способ создания неразъемных соединений металлов и их сплавов. В ходе сварочного процесса металл нагревается до температуры плавления. Это вызывает в нем внутренние напряжения. Кроме того, на поверхности сварочного шва остается шлак. Для удаления шлака и снятия внутренних напряжений в металле применяются различные способы обработки сварного шва.

Основные способы обработки сварных соединений

Наиболее распространенными стали следующие методы обработки сварного шва:

  • Термическая. Применяется для ликвидации внутренних остаточных напряжений. Проводится путем локального или общего прогрева.
  • Механическая. Зачистка сварных швов после сварки удаляет шлаки и окалину с поверхности соединения.
  • Химическая. Состоит из обезжиривания и покрытия защитным слоем. Препятствует возникновению коррозионных очагов. Метод используют для обработки материалов, подверженных коррозии, которым предстоит работать в активных средах.

Способ воздействия выбирают, применяясь к техническим требованиям к конструкции и условиям ее эксплуатации. Часто применяют последовательно все три метода.

Термообработка

Термическая обработка сварных соединений обязательно проводится после сварки тонкостенных изделий, особо подверженных деформациям под воздействием внутренних напряжений. К таким конструкциям относятся трубопроводы, различные емкости, сосуды давления.

Термическая обработка сварного шва

Проводится термообработка и для большинства ответственных конструкций, таких, как корпуса атомных и химических реакторов.

Заключается термообработка в нагреве детали и ее последующем охлаждении по строго заданному температурному графику.

Зачем нужна

В ходе сварки нагревается небольшая область детали в районе шва. Неравномерный прогрев и приводит к возникновению внутренних напряжений, способных деформировать или даже разрушить деталь. Кроме того, в зоне неравномерного нагрева изменяется структура кристаллической решетки металла, что приводит к ухудшению его физико-механических и химических свойств.

Рядом со сварным швом зона закалки, в которой прочность повышена, а упругость, наоборот, понижена. Ее окружает зона разупрочнения, в которой пластичность сохраняется, а прочность становится ниже, чем была до сваривания.

Термическая обработка сварных соединений призвана восстановить внутреннее строение металла и его свойства, вернуть характеристики прочности, пластичности и коррозионной устойчивости к проектным значениям.

Особенности проведения

Обработка осуществляется при высоких температурных значениях, в диапазоне 600- 1000 °С. Это позволяет преодолеть негативные последствия неравномерного нагрева и приблизить структуру шва и околошовной зоны к структуре самой детали.

Обработка проходит в три стадии:

  • Нагревается область рядом со швом.
  • Конструкция выдерживается некоторое время в нагретом состоянии.
  • Изделие охлаждается в соответствии с графиком обработки.

Процесс термообработки швов на трубопроводе

Существует несколько видов обработки сварного шва. Выбор зависит от конфигурации конструкции, толщины детали и цели, которую собираются достигнуть.

Для каждого вида обработки применяется свой специфический график нагрева, выдержки и охлаждения.

Достоинства и недостатки

К достоинствам обработки нагревом относят:

  • Восстановление целевых характеристик прочности и пластичности;
  • Снятие внутренних напряжений, обеспечение долговечности шва и всей конструкции;
  • Улучшение, при необходимости, этих показателей.

Отрицательные моменты при проведении обработки нагревом следующие:

  • Высокие требования к квалификации работников.
  • Необратимость процессов. В случае несоблюдения графика термообработки сварных швов исправить брак практически невозможно.
  • Требуется дорогостоящее и громоздкое оборудование
  • Высокое энергопотребление, низкая экологичность.

В большинстве случаев преимущества перевешивают недостатки.

Что подвергают обработке

Термообработке подвергают сварные швы в ответственных конструкциях. Сюда входят

  • магистральные трубопроводы
  • сварные конструкции различных механизмов и станков, испытывающих высокие нагрузки
  • изделия, которым предстоит работать в сложных условиях эксплуатации.

При термообработке сравнительно небольших изделий используют муфельные печи.

Самодельная муфельная печь

Для обработки нагревом габаритных конструкций применяют нагрев пламенем газовых горелок или индукционный способ. В отдельных случаях применяют радиационный метод.

Термообработку для повышения коррозионной стойкости следует проводить по возможности скорее по окончании сварки.

Параметры проведения процесса

Продолжительность процесса во многом определяется маркой сплава и толщиной заготовки. Для хром-молибденовых сплавов применяют индукционный или радиационный способы нагрева. С увеличением толщины типовая продолжительность нагрева (в минутах) растет:

Толщина детали, см Радиационный Индукционный
2,0 40 25
2,0-2,5 70 40
2,5-3,0 100 40
3,0-3,5 120 60
3,5-4,5 140 70
4,5-6,0 150 90
6,0-8,0 160 110

Индукционный способ требует меньшего времени на обработку, но отличается большими энергозатратами. Перед обработкой следует обязательно выполнить зачистку сварочного шва.

Используемое оборудование

Термообработка сварных швов выполняется с использованием нескольких основных способов, каждый требует своего набора оборудования:

  • Индукционный. Требует генератора высокочастотного переменного тока большой мощности. Нагревательным элементом является катушка индуктивности, намотанная поверх участка детали, подлежащего нагреву.
  • Радиационный. Используется инфракрасное излучение от нагретой нихромовой проволоки, через которую пропускается сильный электрический ток. Требует мощных источников тока. Может применяться для прогрева материалов со слабыми электромагнитными свойствами.
  • Газовый. Наиболее экономичный по энергозатратам способ. Используется специальная горелка. Факел пламени формируется так, чтобы равномерно прогневать зону термообработки.

Выбор метода нагрева проводят, сопоставляя цель обработки, толщину конструкций, характеристики материала и экономические соображения.

Виды термической обработки

Виды термообработки сварных швов различаются по своей цели. Специалисты отличают следующие процессы:

  • Отдых. Конструкцию доводят до 300 °С и выдерживают полтора — два часа. Снижает механические напряжения и снижает содержание водорода в материале шва.
  • Отпуск. Состоит в нагреве до 700 °С и трехчасовой выдержке. Практически полностью снимает напряжения, дает возможность повысить пластичность.
  • Нормализация. Всю конструкцию, включая шов, нагревают до 800 °С и выдерживают 30-40 минут. Позволяет достичь однородности и мелкозернистости структуры металла. Используется на изделиях малой толщины.
  • Аустенизация. Изделие нагревают до 1100 °С и выдерживают 120 минут. Охлаждение проводят при комнатной температуре. Повышает пластичность высоколегированных сплавов за счет преобразования их кристаллической структуры.
  • Отжиг. Нагрев до 960 ° С, трехчасовая выдержка и остывание при комнатной температуре. Используется для высоколегированных сплавов для повышения коррозионной стойкости.

Как правило, перед термообработкой проводится зачистка сварного соединения.

Контроль температуры

При проведении термообработки ключевое значение имеет температура нагрева конструкции. Для контроля температуры применяют:

  • Термокарандаш и термокраска. Представляют собой химическое соединение, меняющее цвет по мере изменения температуры. Наносятся на поверхность изделия.
  • Тепловизоры и пирометры. Электронные устройства, дистанционно измеряющие температуру.

Термокарандаши и термокраска – традиционные средства, достаточно трудоемкие в применения и требующие постоянного визуального контроля со стороны оператора и его оперативного вмешательства в случае выхода параметров за пределы допустимых значений.

Тепловизоры и пирометры обладают большей точностью и могут быть встроены в автоматическую систему поддержания постоянной температуры.

Другие виды обработки

Кроме термообработки, широко используются также механические и химические виды очистки сварных швов.

Механическая

Проводится с использование проволочных щеток или абразивных дисков. В промышленных условиях щетка, диск или лепестковая абразивная насадка закрепляет в угловой шлифовальной машинке (в быту называемой «болгарка»)

Способом механической зачистки с поверхности соединения удаляют шлаки, окалину, брызги застывшего металла и оксидную пленку.

Механическая обработка сварного шва

Зачистка сварного шва после сварки применяется перед термообработкой или покраской.

Химическая

Призвана удалить с поверхности шва следы жира, смазки, оксидные пленки и другие загрязнения. Проводится перед нанесением на конструкцию покрытий, предохраняющих от коррозии.

Травление — обработка сильнодействующими кислотами — проводится перед механической обработкой. После нее проводят пассивацию — нанесение вещества, образующего на поверхности защитную пленку.

Химическая обработка сварного шва

Химическая обработка металла проводится химически активными веществами, многие из которых пожароопасны и могут причинить серьезный вред здоровью. Поэтому следует строго соблюдать правила техники безопасности.

Зачистка сварочных швов: особенности и способы

  1. Особенности
  2. Зачем нужна?
  3. Способы
    • Термическая обработка
    • Механическая обработка
    • Химическая обработка
  4. Контроль качества

В процессе сварки различных изделий и конструкций образуются сварочные швы. Они могут полностью испортить внешний вид предмета, поэтому от них лучше избавиться. Сделать зачистку можно различными способами. Сегодня мы поговорим о том, как просто убрать такие швы и чем это можно сделать.

Особенности

Зачистка сварочных швов после сварки является необходимой процедурой. В процессе таких работ происходит сильное нагревание металлических элементов до температуры плавления, что приводит к напряжению внутри и изменению формы. Помимо этого, на швах будут образовываться мелкие частицы и шлак. В настоящее время существует большое количество всевозможных методов и способов, позволяющих удалять сварочные швы с металлических изделий. Сделать это можно и при помощи специальных инструментов (наждачник, фреза), и вручную при помощи проволочных щеток.

Зачем нужна?

Сильное внутреннее напряжение в металлической конструкции, которое образуется в процессе сварочных работ, может привести не только к деформации детали, но и к ее дальнейшему быстрому разрушению. Кроме того, в местах, где был неравномерный нагрев, может измениться структура кристаллической решетки. Это приводит к ухудшению различных химических и физико-механических свойств материала. Специальная термическая обработка дает возможность восстановить внутреннее строение металлических деталей, а также улучшить их свойства. Процедура позволяет сделать металл достаточно прочным и устойчивым к образованию коррозии.

Способы

Избавиться от сварочных швов на металле можно различными способами:

  • термическая обработка;
  • механическая обработка;
  • химическая обработка.

Термическая обработка

Она используется в том случае, если необходимо зачищать остаточные напряжения во внутренней части. Данный тип обработки обязателен после сварки тонкостенных металлических конструкций. Чтобы произвести такую процедуру, следует слегка нагреть деталь, а затем охладить ее по заданному температурному графику.

Данный способ осуществляется в три этапа. На первом этапе нужно нагреть область вокруг сварочного шва, затем надо оставить элемент нагретым в течение небольшого времени, в конце все остужается. Такой способ позволяет восстановить свойства материала (пластичность и прочность), снять внутреннее напряжение и обеспечить долговечность сварки. Но при этом она имеет и ряд недостатков: необратимость (если вы не смогли провести обработку в соответствии с графиком температуры, то исправить брак будет почти невозможно), для такой процедуры требуется дорогостоящее профессиональное оборудование.

Термическая обработка позволяет бесшумно снять весь шлак со швов.

Для контроля за температурным режимом можно использовать различные агрегаты: пирометр и тепловизор (электронные аппараты, они измеряют нужные показатели дистанционно), термокраска и термокарандаш (изменяют свою расцветку при смене температуры).

Механическая обработка

Этот способ позволяет убирать шлак, металлические «брызги» и окалины со сварочных швов посредством шлифовки. Для механического типа понадобится или проволочная прочная щетка, или специальный абразивный диск. На промышленных предприятиях такие элементы закрепляются в шлифовальных машинках (нередко в бытовых условиях такой аппарат называют болгаркой). Перед обработкой стоит подобрать подходящий круг.

Оптимальным вариантом для сварочных швов на нержавеющей стали будет цирконат алюминия, так как он не оказывает на такие изделия коррозийных воздействий. Также часто используются особые лепестковые абразивные насадки. Последние должны иметь лепестки, созданные на тканевой основе. Они считаются наиболее надежными по сравнению с остальными разновидностями. Элементы с лепестками на тканевой основе и с нанесением из цирконата алюминия обладают относительно высокой стоимостью, но и очистка посредством их отличается особым уровнем качества.

Читайте также  Приставка к сварочному инвертору для сварки проволокой

Самым простым и дешевым вариантом станут насадки на бумажной основе. Чаще всего их делают с напылением из оксида алюминия. Но уровень цены будет полностью соответствовать и уровню качества шлифовки швов. Помните, что подобные насадки следует подбирать с учетом типа работы. Если вам нужно зачистить швы в труднодоступных местах в угловых сложных металлических конструкций, то тогда размер абразивного элемента насадки лучше взять небольшого размера.

Для запиловки самого верхнего наиболее грубого слоя с окалинами и шлаком допустимо использовать насадку самого большого размера. В данном случае она не сможет повредить сам материал.

Финишная обработка всегда осуществляется самым маленьким шлифовальным инструментом, поэтому при проведении таких процедур будут использоваться сразу несколько видов насадок разных по размеру.

Химическая обработка

Самый лучший результат можно достичь, совместив механическую и химическую обработку швов. Последняя может производиться посредством травления или пассивации. Такой тип удобен для зачистки углом. Травление чаще всего выступает в качестве подготовительного этапа перед механической обработкой. Оно должно выполняться с использованием специальных химических веществ. Они позволят создать надежное покрытие, стойкое к образованию коррозии.

Кроме того, эта процедура дает возможность удалять места, где скапливается окисленный хром или никель. Если их своевременно не удалить, они могут быть поражены коррозией. Если сварочные швы небольшие, то тогда можно просто нанести на их поверхность химический состав. Иногда деталь полностью окунают в вещество. После травления следует выполнить пассивацию, которая позволит придать металлу дополнительную прочность. Пассивация представляет собой обработку детали специальным раствором, который позволяет формировать на поверхности изделия защитную пленку, не дающую образовываться коррозийному слою.

После проведения химической обработки обязательно нужно смыть все остатки растворов водой. При этом сточную воду нужно утилизировать максимально осторожно. Ведь жидкость будет содержать в себе большое количество вредных тяжелых металлов и кислот. Их можно немного нейтрализовать с помощью щелочей.

После все это тщательно фильтруют и только потом выливают в безопасное место.

Контроль качества

При проведении сварочных работ и затирки образовавшихся швов на металле следует руководствоваться правилами и нормами, закрепленными в ГОСТ 31385-2008 (требования к сварке и контролю качества сварных соединений). В данном ГОСТ можно найти общие требования к проведению таких работ, отдельные требования к различным свойствам изделий (прочность, ударная вязкость, технологические испытания на изгиб таких соединений).

Также там можно найти и таблицы с максимальными значениями выпуклости швов в миллиметрах (в зависимости от их размеров), перечень методов, позволяющих производить контроль за качеством сварных соединений.

О том, как идеально зачистить сварочные швы на профильной трубе, вы можете узнать из видео ниже.

Зачистка сварных швов

Статья обновлена и дополнена: 11 Августа, 2021

В основе сварочного процесса лежит формирование неразъёмного соединения между деталями путём их нагрева. После образования расплавленной сварочной ванны происходят структурные изменения в материале. За счёт внешней энергии атомы занимают новое устойчивое положение в кристаллической решетке.

Проведение процедуры сварки сопровождается формированием сварного шва. Если технология была выдержана неверно, то данное место будет прослаблено в конструкции. Качественная зачистка швов после сварки позволяет устранить возможные негативные последствия.

Цели зачистки сварных швов

Зачистка швов относится к обязательной процедуре после окончания сварки. Цели процедуры таковы:

  • Из расплавленного металла в шов попадают кусочки шлака, которые ослабляют его. Зачистка сварных участков даёт возможность избавиться от их присутствия.
  • Не всегда при сварке поверхность заготовок нагревается равномерно. В результате после окончания процесса в структуре металла появляются остаточные напряжения. Под действием нагрузок это может дать толчок к разрушению конструкции. Специальная обработка швов после сварки позволяет нормализовать внутреннюю структуру металла.

Зачистка сварных швов даёт возможность усилить ослабленные места в изделии, а также повысить сопротивляемость металла к агрессивному влиянию внешней среды.

Способы зачистки сварных швов

Чтобы понять, нужно ли защищать сварные швы, следует обратить внимание на коррозию соединений, которая покрывает металл за короткий период времени. Для правильного выполнения работы специально разработаны нормативные стандарты. Зачистка любых сварных соединений регламентируется ГОСТом.

Иногда возникает вопрос, чем обработать нержавейку после сварки. Данный материал по своей структуре обладает повышенной твёрдостью. Провести зачистку швов после окончания сварочного процесса можно следующими способами:

  • механический;
  • химический;
  • термический;
  • электрохимический;

Механический способ зачистки сварных швов

Зачистка сварочных соединений механическим путём после окончания процедуры может проводиться с помощью жёсткой металлической щётки или шлифовальной машинки. Делается это с целью устранения ряда возникающих дефектов.

Работа механическим способом проводится в 3 этапа:

  1. Очищается территория вокруг проложенного шва;
  2. Идёт предварительная зачистка шва абразивом с крупными зернами;
  3. Проводится окончательная шлифовка сварного шва с установкой мелкозернистой насадки.

Оптимальным вариантом является применение инструмента для зачистки сварных швов. К такому оборудованию относится болгарка. Используя этот прибор, появляется возможность качественно зачистить сварной шов заподлицо. Для совершения работы нужно подобрать требуемые шлифовальные круги. Они должны отвечать следующим характеристикам:

  • Материалом изготовления должен быть цирконат алюминия. Подобная насадка отличается повышенной прочностью. Зачищенные швы будут смотреться намного аккуратнее.
  • С учётом типа работы подбирается определённая зернистость абразива. Тонкая обработка сварных швов осуществляется насадками исключительно с мелкими зёрнами. Чтобы снять окалину, требуются крупнозернистые круги.

Зачистка сварных швов болгаркой может осуществляться лепестковыми насадками. Они выпускаются на бумажной, а также тканевой основе. Последний вариант является более надёжным. Он может выдержать большие нагрузки и прослужить продолжительное время.

Полировка шва нержавейки после механической зачистки

Обработка швов после сварки носит особенный характер. Учитывая декоративность материала, сварочный участок доводится до блеска. Поверхность должна получиться цельной и ровной, чтобы лучше противостоять влиянию внешней среды. После предварительной грубой обработки процесс шлифовки нержавейки имеет следующие этапы:

  1. Обработка сварочного шва нержавейки ведётся машинкой, на которую установлен диск с вулканитом. Такой материал позволяет придать шву вогнутую форму, мягко воздействия на сталь.
  2. На полученный профиль шва наносится раствор с алмазными составляющими. Здесь может быть использована паста ГОИ.
  3. Теперь полировка шва нержавейки ведётся с установленным на аппарат войлочным кругом. Поверхность получается зеркальная без матовых пятен.

Некоторую сложность вызывает обработка металла в угловых стыках и разных труднодоступных местах. Данная проблема касается в первую очередь нержавеющих сталей, где особое внимание обращается на внешний вид изделий.

Обработка углового шва в нержавеющей стали проводится с помощью болгарки. При этом основное внимание уделяется видам существующих насадок. Здесь лучше использовать круги, которые имеют диаметр 150 мм.

Для шлифования нержавейки болгаркой приобретаются насадки 2 видов:

  • Круг для грубой очистки EA7 d150;
  • Доводочный круг EA5 d150.

В конечном итоге место сварочного шва должно быть доведено до осветления.

Для зачистки сварочных швов в угловых и труднодоступных соединениях можно также использовать круги ЕА5 и ЕА7. Отличительной их особенностью является то, что они обладают мягкостью и эластичностью. Во время обработки сварочных швов нержавеющей стали данные насадки могут прогибаться, что исключает возможность их разрушения.

Химический способ зачистки сварных швов

Для получения сварочного шва высокого качества перед его механической очисткой лучше провести химическую обработку соединения. Это может осуществляться двумя способами, суть которых состоит в следующем:

  • Травление.
    Обработка сварного стыка ведётся с помощью нанесения на его поверхность химических соединений, основным компонентом которых являются серная и соляная кислоты. Они выглядят как паста или гель. Таким образом, после окончания сварки удаляются все оксидные наросты и цвета побежалости. Из-за большого количества скопления окислов сталь может начать ржаветь. Если деталь имеет сложную фигурную конфигурацию, то для её травления подготавливается специальная ёмкость с кислотой для обработки швов нержавейки. Опущенная туда сваренная заготовка выдерживается определённое количество времени. Период нахождения детали в растворе рассчитывается в зависимости от его концентрации и параметров шва.
    Примеры средств для травления:
    Травильный гель/спрей SteelGuard InoxClean Spray
    Средство для травления методом погружения SteelGuard InoxClean
  • Пассивация.
    Данная операция происходит вслед за окончанием травления. Её целью является восстановление легирующего слоя, который был утрачен после сварки. Чаще всего такой обработке подвергается нержавейка. С этой целью на участок металла наносится защитное покрытие. Им может выступать ASTM B117. Данный раствор препятствует формированию коррозии. Причина состоит в оксидантах. Они при взаимодействии с металлом образуют на его поверхности защитную плёнку. После окончания процесса все реагенты удаляются с помощью воды. Утилизируется отработка щелочью, которая нейтрализует кислоту.
    Примеры средств для пассивации:
    Пассиватор для нержавеющей стали SteelGuard InoxPass Spray
    Средство для восстановления пассивного слоя нержавеющей стали SteelGuard InoxPass

Химический способ очень удобен при зачистке угловых сварных швов.

Термический способ зачистки сварных швов

При сварке изделий из тонкого металла зачистка сварочных швов ведётся с применением термообработки. Связано это с тем, что тонкие детали чаще деформируются под воздействием внутренних напряжений.

Из-за их малой толщины происходит быстрый нагрев металла, расположенного вблизи источника тепла. При этом отдалённые участки материала остаются холодными. Такой перепад температур приводит к видоизменениям в кристаллической решётке. Термообработка сварочных швов восстанавливает внутреннюю структуру металла и возвращает ему прежние свойства.

Используемое оборудование для работы методом температурного нагрева бывает следующих видов:

  • Индукционное. Это генератор большой частоты и мощности, работающий на переменном токе. В качестве нагревательного элемента используется катушка индуктивности.
  • Радиационное. Нагрев ведётся инфракрасным излучением. Образуется оно после нагревания нихромовой проволоки в результате подачи на неё большой силы электрического тока.
  • Газовое. Прогрев сварочного шва ведётся в пламени газовой горелки.

Принцип термической обработки сварных соединений заключается в высоком нагреве шва. Диапазон температур может составлять 600-1000 °С. В результате происходит выравнивание структуры шва и прилежащего к нему металла.

Процедура состоит из следующих этапов:

  1. Сначала нагревается участок детали рядом со швом.
  2. В течение определённого периода времени изделие выдерживается в нагретом состоянии.
  3. Конструкция охлаждается.

Данная процедура позволяет восстановить в материале прежнюю прочность и пластичность, сняв внутренние напряжения.

Рассмотрим виды термической обработки сварных швов:

Каждый из этих способов выбирается на основе физико-химических характеристик стали.

Электрохимический способ зачистки сварных швов

Данный метод чаще всего используется для обработки швов нержавейки после сварки. Работа осуществляется с использованием специально подготовленного оборудования. Внимания заслуживает аппарат для зачистки сварных швов SteelGuard 425.

Электрохимическая зачистка сварных швов происходит следующим образом: в небольшой ёмкости подготавливается электролит, и после подачи на оборудование напряжения щётка полностью окунается в электролит и растирает его по сварочному шву.

Во время проведения процедуры электролит воздействует на шов и рядом расположенную поверхность. Кроме удаления цветов побежалости на шве формируется слой, который обеспечивает материалу антикоррозионные свойства – происходит процесс пассивации. При этом поверхность нержавеющей стали сохраняет свой прежний цвет. Обработка проводится с большой скоростью.

После окончания сварочных работ необходимо получить шов, отвечающий структуре основного материала и требованиям ГОСТа. Сделать это можно только на основании его правильной зачистки. В этом случае конструкция будет полноценно работать в предназначенной ей сфере.