Способы обработки сварочного шва

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

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.

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.

Источник

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.

Источник