Обработка сварного шва после сварки — термическая, механическая, антикоррозийная

Сварное соединение и зона около шва, независимо от марки стали, ее назначения и сложности изделия является наиболее уязвимым местом по отношению к остальной конструкции. Химическая  и электрохимическая коррозия сварных соединений наиболее опасные виды разрушений, которым они подвержены.

Защита шва от коррозии

Причины появления коррозии при сварке

Появление коррозии в первую очередь на сварных соединениях, объясняется двумя причинами:

1. разрывом первичных межкристаллических связей и получением новых, отличных по своим механическим свойствам от прежних, а также появление напряжений в структуре металла.
2. изменением химического состава, появлением оксидов (эндогенных неметаллических включений), являющихся концентраторами напряжений в структуре;
3. образованием гальванической пары за счет изменений в хим. составе сварного шва.

Влияние вышеперечисленных изменений возрастает пропорционально степени и интенсивности, количеству и размерам. Скорость протекания реакции окисления дополнительно определяется условиями работы: климатической составляющей, физико-химическим воздействием (рабочей средой).

Нужно ли готовить сварной шов под нанесение покрытия?

Для качественной антикоррозийной защиты сварных соединений специалисты рекомендуют защищать сварные швы от коррозии не позднее 3 дней после сварки, так что затягивать с этой процедурой не стоит. Перед нанесением покрытия сварные швы тщательно зачищают наждачным кругом, металлической щеткой или специальным аппаратом для очистки. После очистки швы промывают, протирают и просушивают. Если остались сварочные брызги, остатки шлака, неровности, острые грани, остатки грязи, то рекомендуется их удалить. В общем, поверхность сварных швов должна соответствовать ГОСТам – очистки и подготовки металла под покраску.

 

Методы нагрева швов

Сварочные швы и соединения могут нагреваться несколькими способами. Среди наиболее распространенных можно выделить специальные гибкие нагревательные изделия, муфельные печи, индукционные и газопламенные приспособления.

Метод нагрева шва выбирается исходя из возможности установки дополнительного оборудования, доступа к трубам, диаметра детали и прочих субъективных факторов. Проще говоря, выбор метода нагрева не регламентируется нормами и правилами. Самое главное — нагревательные приспособления должны беспрепятственно монтироваться на деталь, весить немного и осуществлять равномерный нагрев, без перепадов температур. Такая обработка называется локальной или местной.

Локальная термообработка с помощью гибких нагревательных элементов — это самый простой и недорогой способ обработки шва. Ранее такие нагреватели выпускал завод «Минмонтажспецстрой», сейчас этим занимается «Корпорация Монтажспецстрой». Такие элементы легко подстраиваются под диаметр трубы и их монтаж не вызывает трудностей.

Также используются муфельные печи. Они вполне эффективны при работе с трубами небольшого диаметра. Но здесь есть один нюанс: чтобы прогрев был равномерным нужно устанавливать печь так, чтобы ее ось вращения не совпадала с геометрической осью.

Индукционные приспособления также довольно распространены. Они недорогие и эффективные. Широко применяются при нагреве швов как раз на трубах. В качестве нагревательного элемента здесь выступают многожильные медные кабели, которые охлаждаются с помощью воздуха. При нагреве шва труб нужно оставить небольшой зазор между самой трубой и кабелями. Такая установка для термообработки сварных швов позволяет прогреть соединения равномерно и быстро. Ниже представлена таблица с характеристиками индукторов.

Газопламенный метод нагрева предполагает использование многопламенных газовых горелок. Принцип работы такой специальной горелки ничем не отличается от обычной бытовой зажигалки, разве что каналов выхода пламени в десять раз больше. Здесь пламя образуется при сгорании кислорода и горючего газа. Газопламенный метод хорош в труднодоступных местах, но может занимать больше времени.

Виды коррозии сварочного шва

На данный момент достаточно изучили, какие существуют виды коррозионного разрушения сварных соединений и в зависимости от характера их действия, к ним применяются соответствующие меры защиты.

По характеру разрушения коррозия подразделяется на 3 типа:

• Сплошная

Преобладает преимущественно в углеродистых нелегированных или мало легированных сталях с однородной структурой. Шов, вне зависимости от марки стали, всегда разрушается более интенсивно, чем целостная плоскость.

Внешний вид сплошной коррозии

• Точечная или местная

К такому виду разрушения предрасположена сталь неоднородная по своему химическому составу. Такая коррозия развивается в слабо ржавеющих сталях типа Х12МФ или в сварных швах, обедненных хромом. Обуславливается также и условиями эксплуатации.

Местная коррозия металла

• Межкристаллитная или ножевая

Наиболее опасный вид коррозии. Разрушение происходит по границам зерен металла по всей толщине. Подвержены этому «заболеванию» аустенитные (нержавеющие) стали, подвергающиеся продолжительному нагреву свыше 600 ºС, в том числе и свариванию.

Межкристаллитная коррозия металла

Гальваническая пара также способствует этому виду разрушения: сварное соединение после расплавления меняет свой химический состав и при воздействии на него электролита, в качестве которого может выступать даже вода, истощается в первую очередь. Такой вид коррозии «работает» одновременно может работать на большой площади металла, который разрушается даже при небольшой нагрузке.

Первостепенная задача, после термомеханической обработки — защита сварных швов от коррозии всех видов.

Способы защиты соединений от коррозии

Защита сварных швов от коррозии ГОСТ 9 402-2004 проводится двумя типами покрытий:

• неметаллическим: лакокрасочными материалами, дополнительно придающими эстетичный внешний вид;
• металлическим: анодирование, лужение, наплавление коррозионно-стойких материалов, лакокрасочные материалы на металлической основе.

Наносится антикоррозионная защита сварных соединений после многостадийной обработки поверхности, которая направлена на устранение оксидной пленки и мелкодисперсной пыли впоследствии вызывающие подпленочную коррозию.

Эффект от антикоррозийного покрытия шва

Процесс может состоять из нескольких этапов:

1. Механическая обработка поверхности.
2. Химическая или электрохимическая обработка поверхности с образованием устойчивых соединений, увеличивающих коэффициент сцепления между двумя разнородными материалами:
   1. для черных металлов: фосфатирование, хроматирование, пассивирование, воронение;
   2. для цветных металлов: лужение, щелочное травление + осветление.

Для аустенитных сталей проводится дополнительная термомеханическая защита сварных швов от коррозии, нержавейка в этом отношении зависит от содержания хрома. При процентном содержании хрома до 12 %, он находится в зерне металла, а на его границах это количество снижено, что приводит к увеличению карбидных и интерметаллидных соединений. В то время как само зерно остается в пассивном состоянии, границы начинают свободно реагировать. Для стабилизации структуры проводят термическую обработку стали, нагревая ее до 600 ºC и быстро охлаждая, что приводит к упрочнению межкристаллитных связей за счет образования карбидов хрома на границах.

Защита сварных швов от коррозии на авто являет собой совершенно другой принцип. Это низкоуглеродистый штампованный металл, с большим количеством внутренних напряжений. Здесь технология выбирается в зависимости от характера и размера повреждения. Главным критерием является, испытывают ли детали какую-либо нагрузку. Обработка швов корпуса автомобиля проводится двумя способами:

• металлическими припоями (лужение):
  • олово–свинцовые — используются для ненагруженных деталей;
  • латунные — используются для стыков, подвергающихся механическим нагрузкам;
• шпаклевочными материалами.

«Важно!

Лужение сварочного шва представляет собой заполнение неровностей латунным или оловянно–свинцовым припоем (олово в чистом виде при температуре -10º С окисляется и превращается в серый порошок).»

Перед нанесением поверхность очищается от ржавчины, мелкодисперсной пыли, после чего на поверхность наносят флюс, исключающий окисление, и нагревают горелкой. Припой изготавливается в виде прутков. Температуры нагретого металла превышает температуру плавления припоя, который сразу же схватывается с поверхностью. Лишний материал снимают рашпилем и шлифуют поверхность.

 

Защита сварных швов от коррозии под землей заключается в термической обработке (отпуску) сварного соединения, как правило, это относится к магистральным трубопроводам, которые изготавливаются из углеродистого легированного металла или нержавеющей стали. Углеродистый металл общего назначения, не требует такой обработки и сразу подвергается изоляции материалами, изготовленными на основе битума, стекла, полимеров.

Защита сварных швов от коррозии в авиации основывается на технических свойствах алюминиевых сплавов, которые являют собой основу всего самолетостроения. Алюминий, являясь наиболее близко расположенным к кислороду элементом, проявляет высокую активность при взаимодействии, что исключает возможность сваривания металла в незащищенной атмосфере. В самолетостроении важно максимально точно сохранить однородность сплава, для чего используют магнитно–импульсную сварку. Особенность ее заключается в мгновенном расплавлении (0,1-0,2 сек) и соединении двух частей, при котором очень плотное прилегание двух поверхностей исключает влияния чужеродных примесей на зону плавления. Эту же технологию применяют для труб ответственного значения.

Вывод

Существующие технологии представляют собой две стадии защиты:

• Стабилизацию структуры термической обработкой (используется ограниченно, в легированных сплавах);
• Нанесение различных коррозионно-устойчивых покрытий на защищаемую поверхность (применяется для всех видов сплавов).

Задача покрытия состоит в том, чтобы создать максимально прилегающий к основе слой, исключить на него воздействие кислорода. По-сути это можно назвать изоляционным слоем. Тем не менее, устранить корродирование полностью невозможно, все направленные меры способны только увеличить длительность этого процесса во времени.

Технологии зачистки сварных швов

Существуют три основных способа зачистки соединений после сварки:

• Обработка термическим способом. Метод позволяет удалять из материала остаточные напряжения, которые формируются в процессе проведения сварки. Термообработка бывает двух типов: местная (осуществляется нагревание/охлаждение исключительно самого сварного шва) и общая (термообработка полностью всей металлической конструкции).

• Обработка механическим способом. Осуществляется снятие с поверхности материала остаточного шлака, зачищенный шов проверяется на прочность. Например, сварочное соединение очищается от шлакообразования, простукивается молотком.

• Очистка химическим способом. На участок соединения металлических элементов конструкции наносится специальный антикоррозионный материал. Например, сварочные швы обрабатываются грунтовочным лакокрасочным составом.

Важно помнить! Остатки шлака на поверхности соединения будут способствовать развитию коррозии металла.

Выбор инструмента

К зачистке сварочных швов после сварки нужно подходить индивидуально, правильно подбирать оборудование, расходные материалы.

Например, в качестве инструмента могут использоваться:

• обыкновенная щетка по металлу;
• специальная шлиф-машинка;
• угловая шлифовальная машина с абразивными кругами.

«Важно! При выборе шлифовального устройства необходимо в первую очередь исходить из показателей отдаваемой мощности, а уже затем обращать внимание на степень потребления».

Пример:

• В судостроительной промышленности эффективно используются шлифовальные машины передвижного типа, так как к металлической конструкции достаточно больших размеров намного проще подъехать, чем постоянно перемещать инструмент от одного участка к другому.

Чем защищают сварные швы от коррозии?

Так как сварные швы – самое слабое место перед коррозией в металлической конструкции, то защищать его с помощью простых красок или даже специальных антикоррозийных составов – не целесообразно. Если вы хотите сохранить конструкции не один десяток лет, то необходимо использовать только цинкование.

Самыми эффективными и долговечными являются методы горячего и холодного цинкования. После сборки конструкций и сваривания их частей, применение горячего метода невозможно. А вот холодное цинкование как раз приходит на помощь сварным швам.

Холодное цинкование – это защита от коррозии на 25-50 лет, удобство нанесения, как обычные краски и экономия, за счет отсутствия оборудования, низкой стоимости составов, применения на месте эксплуатации своими силами

Кроме того, существует состав холодного цинкования, идеально подходящий для защиты сварных швов от коррозии – Барьер-цинк.

 

Как наносить защиту на сварные швы?

Нанесение холодного цинкования на сварные швы происходит так же, как и при защите обычного участка металла. Можно использовать кисти, валики, аппараты воздушного или безвоздушного распыления. Но, если вы не являетесь профессионалом, а сварные швы у вас небольшого диаметра, то рекомендуем вам применять средство из аэрозольного баллончика. Кстати, Барьер-цинк выпускается и в виде спрея.

Наносить холодное цинкование рекомендуется примерно через 24 часа после непосредственной сварки. Так как швы должны полностью остынуть и «схватиться».

 

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.

Вместо заключения

Термообработка сварных соединений технологических трубопроводов — обязательный этап, если качество шва стоит на первом месте. С помощью обработки возможна полная защита сварных швов от коррозии, трещин и разлома. Это простой, но вместе с тем эффективный метод. С помощью современных приспособлений можно быстро и равномерно обработать сварной шов. Делитесь этой статьей в социальных сетях и оставляйте к этой статье. Желаем удачи в работе!

Нужно ли наносить финишное покрытие на сварные швы после холодного цинкования?

Холодное цинкование прекрасно справляется с защитой от коррозии, а вот от ультрафиолета и атмосферных явлений не помешает дополнительная защита. К тому же, холодное цинкование имеет серый матовый цвет. В итоге сварные швы будут сильно отличатся по цвету и выделятся на фоне остальной конструкции. С помощью финишного покрытия вы можете придать сварным швам тот же цвет, что и у всей конструкции, а так же дополнительно защитить конструкцию от ультрафиолета и других явлений природы.

Кстати, холодное цинкование прекрасно сочетается с 99% всех красок любых составов. Особой популярностью пользуются алюминиевые краски, в которых сочетаются – привлекательный блестящий цвет и мощные защитные характеристики. К тому же, блестящий алюминиевый цвет – это очень близкий цвет к горячему цинкованию. Если остальные части конструкции были защищены именно таким способом, то алюминиевая краска вам просто необходима. Рекомендуем также воспользоваться составом в аэрозольном баллончике. 

 

Сколько стоит защитить сварные швы от коррозии?

При использовании Барьер-цинка, покрытие одного метра сварного шва обойдется вам примерно в 5,5 рублей. Совсем немного, правда? Особенно по сравнению с ценой замены всей конструкции, если она разрушится от коррозии.

 

Кому стоит позаботиться о защите сварных швов от коррозии?

Защищать сварные швы от коррозии выгодно для всех. Любые конструкции, применяемые как в промышленности, так и для хозяйственно бытовых нужд, прослужат дольше на десятки лет, если защитить сварные швы. Вы сможете сэкономить на замене конструкций и их ремонте, как у себя на даче, так и в бюджете своего предприятия.

Для тех, кто занимается производством и продажей кованых изделий и металлических конструкций, защита сварных швов особо выгодна. Изделия и конструкции, созданные вами, прослужат у их покупателей не 3-5, а десятки лет. Их не нужно будет подкрашивать, дополнительно защищать от коррозии, годами бороться с ее появлением. Все это послужит вам и вашему предприятию отличной рекламой. Кроме того, вы можете дополнительно продавать услугу – защиту сварных швов конструкции от коррозии. Сварщики также могут включать в список своих умений такую выгодную услугу, как защита сварных швов. 

 

ЕСЛИ У ВАС ЕЩЕ ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ, ЗВОНИТЕ-ПИШИТЕ НАМ!

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...