Зачистка сварных швов после сварки: ГОСТ, нормы

Как выполняется зачистка сварных швов после сварки

Зачистка сварного шва после сварки

Сварка является на сегодняшний день одной из наиболее распространенных технологий скрепления металлических деталей, потому что именно при сваривании поверхностей удается получить однородное соединение, не пропускающее влагу и обеспечивающее прочное скрепление элементов. Однако сам по себе сварной шов является слабым местом конструкции, которое необходимо защитить от преждевременного повреждения и разрушения. Поэтому обязательным этапом любых сварочных работ является зачистка сварных швов после сварки – необходимость проведения такой работы является нормой, закрепленной в ГОСТ 9.402-80 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием». Для выполнения подобной работы может использоваться различный инструмент, оказывающий различное воздействие на обрабатываемую поверхность – это и обыкновенная механическая шлифовка, и химическое протравливание, и нейтрализация. Каждая из данных технологий имеет свои особенности и показания к применению.

Механическая чистка сварного шва

Наиболее простой вариант механической чистки является ручная зачистка проволочной щеткой. Однако намного проще и эффективнее такая обработка выполняется портативным шлифовальным станком или обыкновенной болгаркой, оснащенной лепестковой шлифовальной насадкой или абразивным кругом. С помощью этого метода можно избавиться от многих дефектов сварного шва:

  • окалины;
  • окислов и заусенцев;
  • следов побежалости.

Данная технология любима многими мастерами сварочных работ также за то, что по соотношению «цена – качество» она едва ли не самая выгодная.

Однако очень важно правильно выбрать шлифовальный круг, иначе рассчитывать на отличный результат не приходится.

Наилучшим материалом для обработки сварных швов на нержавеющих сталях является цирконат алюминия, потому что он не оказывает коррозирующего воздействия на металл и значительно превосходит по прочности оксид алюминия, также используемый для производства лепестковых абразивных насадок.

Также важно, чтобы лепестки имели тканевую основу, потому что она надежнее и выносливее, чем бумажная основа, что необходимо для такого агрессивного вида работ, как шлифование сварных швов. Следует отметить, что насадки с тканевой основой, да еще и с покрытием из цирконата алюминия значительно дороже обычных бумажных насадок с напылением оксидом алюминия, однако цена того стоит – работа будет и легче, и эффективнее. Кроме того, использование таких насадок минимизирует возможность образования очага коррозии в месте шлифовки, что очень важно для качественного выполнения ответственной работы.

В зависимости от масштабов и тонкости выполняемой работы следует использовать насадки с разным размером абразивного зерна – в продуктовой линейке основных производителей представлены разнообразные размеры зерна, поэтому нужно иметь в арсенале несколько размеров. Тем более, что для выполнения работы высокого качества потребуется последовательная обработка разными насадками с уменьшением размера зерна.

Так, например, для грубого снятия основного слоя окалины или наплыва металла нужно использовать насадки с самым большим зерном, затем более тонкая обработка выполняется насадкой с более мелким зерном, финишная обработка производится самым мелким абразивным зерном.

При этом размер нужно менять последовательно, пропускать можно не более одного размера. А если же нужно добиться зеркальной ровности и блеска сварного шва, то запрещается пропускать даже 1 размер. Иначе может проявиться необработанная риска, и всю работу придется начинать с самого начала.

Сложным и в то же время ответственным является шлифование сварных швов в труднодоступных местах – полостях, отверстиях, на тонких кромках, здесь применяются специальные инструменты – борфрезы, которые монтируются в прямую шлифмашину. Борфрезы имеют множество различных форм и размеров, поэтому выбрать подходящий инструмент для работы не составляет никакого труда.

Химическая обработка сварных швов

Как показывает практика, наилучших результатов при обработке сварных швов удается достичь при сочетании механической обработки с химическим воздействием на шов. Такое воздействие может быть различным – это травление и пассивация.

Травление – это стадия обработки шва, предваряющая механическую шлифовку.

Выполняется травление с помощью специальных составов, которые позволяют создать однородное антикоррозионное покрытие на поверхности детали. Также с помощью травления удаляются участки с побежалостью – в таких местах скапливаются окисленные хром и никель, поэтому эти участки быстрее поражаются коррозией.

Травление сварных швов (видео):

Для небольших участков сварных швов травление лучше выполнять простым нанесением состава для травления на шов, в отдельных же случаях выполняется полное погружение детали в емкость с травильным раствором. Необходимое время его воздействия на металл в каждом случае определяется индивидуально.

После травления для придания сварному шву дополнительной прочности выполняется его пассивация.

Пассивация – это обработка металлической поверхности специальным составом, который образует на обработанной детали защитную пленку, пассивную к образованию коррозии – отсюда и название технологии.

Химическая сущность данного процесса заключается в следующем – оксиданты мягкого действия при взаимодействии с нержавеющей сталью удаляют с ее поверхности свободный металл и активизируют образование защитной пленки на поверхности.

Пассивация нержавеющей стали (видео):

После того, как выполнена химическая зачистка сварных швов после сварки, необходимо смыть реагенты водой. При этом нужно позаботиться о правильной утилизации сточной воды после такой смывки – в ней содержится большое количество кислот и тяжелых металлов, поэтому такие стоки имеют высокий уровень опасности для окружающей среды. В первую очередь необходимо нейтрализовать кислоты с помощью щелочных соединений, затем ее рекомендуется профильтровать и утилизировать в соответствии с нормами природного законодательства.

Зачистка сварных швов

В скреплении металлических конструкций и разнообразных деталей сварка наиболее распространённый и приемлемый в экономическом плане метод.

Соединяя поверхности в итоге можно добиться однородного соединения, которое обеспечивает прочное скрепление отдельно взятых элементов.

Соединение – это слабое звено любого метода сварки. Поэтому зачистка сварных швов является необходимостью.

Не зачищенный сварной шов после сварки

Не зря зачистку сварных швов после сварки регламентируют ГОСТом 9.402-80.

Для очистки используется различный инструмент, задействуют определённые технологии. Это может быть:

  1. Очистка сварного шва механической шлифовкой.
  2. Протравливание с использованием химических материалов.
  3. Метод нейтрализации.

Понятно, что отдельно взятая технология имеет свои нюансы и рекомендации к применению в той или иной ситуации.

Оборудования для зачистки

К выбору техники нужно подходить взвешенно. Нужно правильно подбирать расходные материалы и рабочее оборудование.

Это может быть металлическая щётка, угловая шлиф/машинка с абразивными кругами или шлифовальный станок.

Выбирая шлифовальную технику, следует ориентироваться в первую очередь на отдаваемую мощность. И только потом смотреть на показатели потребления.»

К примеру, в судостроительной отрасли успешно используются передвижные шлифовальные машинки. Проще подъехать к заготовке больших размеров, нежели пытаться перемещать её на новое место.

Передвижная шлифовальная машина

Необходимость зачистки сварных швов

Заключительный этап сварки включает в себя очистку места соединения от шлака и окалины. Зачистка сварных швов после сварки проводится в три этапа:

  • обрабатывается место вокруг сварочного соединения;
  • полировка после обработки антиоксидом;
  • лужение места соединения.

Зачистка сварных швов регламентируется ГОСТ 9.402-80 и выполняется для устранения, в том числе, дефектов рабочей поверхности. Согласно утверждённым стандартам это могут быть:

Важно рабочий процесс выполнять в соответствии с принятыми нормами. Нельзя допускать нарушения установленных стандартов. Необходимо в полном объёме использовать возможности шлифовальной техники и других механизмов зачистки.

Механическая чистка стыковочного места

Как зачищать сварочные швы болгаркой? Самый простой способ механического воздействия – это ручная зачистка болгаркой. В этом случае можно избавиться от дефектов, которые неизбежны при сварке:

  1. От окалины.
  2. Заусениц и окиси.
  3. А также следов побежалости.

Зачистка сварного шва болгаркой

Многие отмечают экономичность данного метода, и это подтверждённый факт.

Зачистка сварных швов будет выполнена профессионально, если правильно подобрать шлифовальный круг.»

Химическая чистка соединения

Как показывает практика взаимодействие двух способов: механического и химического воздействия – это наиболее эффективный и действенный вариант. Зачистка сварных швов может выполняться:

  • методом травления;
  • методом пассивации.

Давайте рассмотрим оба варианта. Определим отличия и выясним, в чём заключается каждый из вышеуказанных методов.

  • Зачистка сварных швов методом травления.

Это одна из стадий обработки сварного соединения, которая выполняется перед механической шлифовкой.

Работа проводится с использованием специального состава, позволяющего создать на рабочей (обрабатываемой) поверхности однородный слой.

Используя метод травления можно удалить участки с побежалостью. Травление допускается как отдельно взятых участков, так и полной заготовки.

Метод травления заготовки

В последнем случае материал лучше всего поместить полностью в ёмкость с травильным раствором. Нет чёткого регламента и времени на процесс травления при полном погружении.

Время в этом случае определяется в индивидуальном порядке. Зачистка сварных швов после сварки будет более эффективной, если после травления выполнить пассивацию. Это придаст месту соединения бонус в виде дополнительной прочности.

Обработка сварных швов после сварки может выполняться методом пассивации. Процесс выглядит следующим образом. Обработка поверхности проводится специальным составом.

Нанесённый ровный слой на рабочей поверхности образует плёнку. Это необходимо для предотвращения старения металла, точнее, коррозии.

Использование метода пассивации

С химической точки это выглядит так: оксиданты, с размягчённой поверхности детали или заготовки, взаимодействуя с нержавеющей сталью, ликвидируют образовавшиеся свободные излишки.

А также активизируют образование плёнки для защиты рабочего объекта.

Зачистка угловых сварных швов выполняется в соответствии с установленными правилами государственного технического надзора. За качество зачистки отвечает сменный мастер. Результаты работы заносятся в технологическую карту ремонта сварных швов.

Техника безопасности

Выполняя сварочные работы независимо от способа необходимо изначально подготовить рабочее место и проверить оборудование.

Процесс подразумевает использование специальных защитных средств и рабочей одежды для сварщика. В том числе, необходимость проведения инструктажа и соблюдения норм противопожарной безопасности.

Перед началом сварки проводится инструктаж, результат которого заносится в рабочий журнал. Допуск имеют лица не моложе 18 лет прошедшие специальное обучение.

Заключение

Для качественного изготовления продукции с использованием сварочных работ обязательным условием является обработка поверхности. Обработка может выполняться разными способами.

Но цель одна: привести рабочий элемент в состояние полной готовности. Важность этого процесса регламентируется положениями ГОСТ и другими документами на государственном уровне.

Можно сделать вывод, что обработка поверхности и удаление остатков сварки – это важный и неотъемлемый процесс, позволяющий в итоге получить желаемый результат.

3 вида сварочных швов

Сварочным швом принято называть неразъемное соединение, которое образуется в процессе застывания сварочной ванны от оплавления электродом кромок металлов.

Читайте также:  Как снять газлифт с офисного кресла или стула

Также сварочным швом называют пластическое соединение, которое получается после сваривания металлических фрагментов давлением или лазером.

Виды сварочных швов

Какие бывают сварочные швы? По инженерному исполнению все сварочные швы разделяют на четыре основные группы:

Существует ряд типов сварных швов в зависимости от вида соединения:

  • шов стыкового соединения, когда две заготовки с ровными торцами стыкуются между собой и провариваются ровным швом в круговую;
  • шов на тавр или двутавровую балку. Часто используется в производстве железных свай или рельсов;
  • шов соединения в внахлест, когда одна сварная заготовка лежит поверх;
  • шов соединений, которые расположены относительно друг друга под углом.

Сварочные электроды — основной из расходных материалов при большинстве видов сварки, но самым основным методом, с которым проводятся сварочные работы электродами, является метод электрической дуговой сварки.

Сварочные аппараты любого вида, инверторные или полуавтоматы – качественное оборудование, но рано или поздно наступает момент для его ремонта и удаления возникших неисправностей. Читайте подробнее о ремонте сварочных аппаратов.

Сварка потолочных швов

Прокладка потолочного шва происходит в два технологических этапа, первый из которых – проваривание коренного шва.

Для этого, как правило, используется электрод “тройка” – 3 мм. и малая сила тока при нарастающем напряжении.

В зависимости от условий, в которых предстоит осуществлять работу, сварочные работы можно выполнить двумя методами:

  • если есть возможность, то потолочный шов желательно класть короткими отрывистыми швами. Все дело в том, что сварочная ванна удерживается в шве только благодаря силам поверхностного натяжения, если масса шва превысит эти силы, то расплавленный металл прольется вниз.Требуется отдельное провариание в начале и конце общего шва (корни шва). После необходимо проварить металлические плиты с обратной стороны – потолочный валик – сварка горизонтальных швов;
  • если есть возможность, то лучше проваривать металл в потолочном положении на максимально, короткой дуге. В этом случае метал будет застывать до раскаленной жесткой формации сразу же после отвода дуги.

Сварка угловых швов

При сварке углового соединения можно использовать различную технику в зависимости от угла:

  • две заготовки расположены перпендикулярно. В этом случае можно проварить только сам внутренний стык, так как участок основного усилия на сгиб и разрыв находится здесь. При сварке трубок, расположенных под углом, необходимо изготовить концентрический шов по окружности;
  • угол 60 градусов и меньше. В этом случае две заготовки провариваются полностью с обоих сторон. Запрещается варить такие соединения прихваточными швами.

Если есть необходимость прокладки многослойного шва, то сначала необходимо проварить корень шва – своеобразный валик не более 1-2 сантиметров. Весь шов начать от корня, в случае необходимости проварить дополнительно.

Среди множества технологий по обработке металла лазерная резка выделяется своей экономичностью и эффективностью. Читайте подробнее о лазерной резке на нашем сайте.

Чрезвычайно похожая на аргонную, плазменная сварка, происходит при помощи потока плазменной дуги. Подробнее читайте здесь.

Сварка кольцевых швов

Баллоны, валы, круглые баки, бочки и прочие цилиндрические запчасти и изделия – сфера, в которой распространено применение кольцевых сварочных швов.

Поскольку сварка цилиндрических изделий и прокладка кольцевых швов часто используется в производстве коленчатых и прямолинейных труб, то процесс часто автоматизируют – контактная шовная сварка.

Но, если шов ложится в ручную, то необходимо соблюдать следующую технологию:

Проваривать шов необходимо только снаружи, это объясняется элементарной недоступностью прокладки шва внутри трубопровода. В случае сварки валов, можно сделать предварительную торцевую напайку. Глубина шва не должна превышать 5-6 мм.

Сварочные работы под слоем флюса — качественный метод соединения двух металлов посредством электродуговой сварки, когда ванна расплава — сварочная ванна защищена от атмосферного воздуха слоем порошкообразного флюса.

Читай о резке алюминия тут.

Зачистка сварных швов после сварки

После прокладки сварного шва необходимо произвести зачистку шва, для того чтобы убрать шлак и окалину. Зачистка сварочных швов выполняется в три этапа:

Очистка зоны вокруг шва. Необходимо зачистить всю поверхность металла вокруг шва, так как в процессе варки на поверхность металла могла попасть окалина или капельки раскаленного металла. Их требуется отбить с помощью зубила или молотка. После этого можно обработать поверхность антиоксидным составом.

Полировка шва.Как правило, шов всегда несколько выступает вверх относительно свариваемых поверхностей, если требуется ровная поверхность, то шов шлифуется шлифовальной машиной или “болгаркой” с абразивным кругом.

Лужение шва. Процедура лужения заключается в нанесении тонкого слоя расплавленного олова на сварной шов, это необходимо, если варились пластичные металлические соединения.

Полуавтоматическая сварка в защитной газовой среде, широко применяется при кузовном ремонте на специализированных СТО, при строительно-монтажных работах и многих других областях производства.

Самый популярный метод сварки металлов, точечный. Подробнее читайте здесь.

Дефекты сварочных шов

Как правило, дефекты сварочных швов возникают из-за несоблюдения технологических норм сварки, некачественных электродов, возникновения блуждающих токов и попадания атомарных частиц воздуха в сварочную ванну.

Все дефекты швов сведены в единый стандарт, который предъявляет технические требования к сварочным соединениям.

Стандартом же регламентируется и контроль сварочных швов, который включает в себя техническую проверку и звуковую дефектоскопию.

Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп:

  • треснувшие швы, трещины;
  • кратеры и лунки, свищи, которые образованы процессе искрения и полостей в сварочной ванне;
  • твердотельные включения – электродная окалина, спазмы металла;
  • не проваренные участки, отсутствие металлической связи;
  • форма шва, которая не отвечает технологии сварки.

Эти дефекты выделяются в качестве основных.

Сварочные швы – неразъемные соединения металлов, поэтому к производству швов сваркой предъявляются повышенные требования.

Особенности зачистки сварочных швов

Сварка – один из самых распространенных методов, применяемых для соединения металлических деталей. Это обусловлено тем, что она позволяет качественно и надежно скреплять части изделия, формируя однородный шов, не пропускающий влагу.

Тем не менее именно шов является слабым местом любой конструкции, особенно если не была правильно выполнена подготовка кромок под сварку. Поэтому очень важно соблюдать все технологические процессы, чтобы получить надежное соединение деталей.

Особенности зачистки изделий после сварки

Завершающим этапом сварочных работ является очистка места соединения от шлака и окалины.

Данная процедура выполняется в несколько этапов:

  • обработка шва;
  • полировка антиоксидантом;
  • лужение соединения.

Первый этап выполняется с целью устранения дефектов. К ним относятся лунки, кратеры, свищи, трещины в швах.

Существует три основных метода, позволяющих обработать сварочный шов:

Первый метод позволяет существенно снизить или полностью убрать остаточные напряжения в металле после сварки. Термообработка может осуществляться в соответствии с двумя технологиями: местной – нагревается только область соединения, и общей – нагреву подвергается вся деталь.

Кроме снижения напряжений, термический отжиг позволяет сделать структуру шва и область вокруг него более устойчивой к воздействию внешних факторов. Кроме того повышаются эксплуатационные показатели изделия: увеличивается стойкость к коррозии, жаропрочность и т.д.

Суть термообработки заключается в нагреве соединения или детали до определенной температуры. Затем изделие охлаждается с необходимой скоростью, зависящей от типа детали.

Термообработку проводят с помощью специализированного оборудования.

Выделяют четыре типа устройств для выполнения данной процедуры:

  1. Индукционные агрегаты используются для трубопроводов.
    Принцип работы подобных устройств заключается в применении медных многожильных проводов с воздушным охлаждением, составляющими индуктор. Индуктор устанавливается на трубопровод на определенном расстоянии от него. Чем больше зазор, тем хуже используется мощность аппарата, поэтому его следует устанавливать заподлицо к сварному шву.
  2. Гибкие нагреватели сопротивления – одни из самых распространенных устройств.
  3. Муфельные печи.
    Данный тип устройств требует особого внимания к контролю равномерности нагрева изделия. Нецентрированная установка детали в печь может привести к нарушению технологии термообработки.
  4. Обработка с применением газопламенного оборудования.
    В таком методе используются газопламенные горелки.

Инструменты, позволяющие осуществлять термообработку, выбираются исходя из монтажных условий, доступности и других факторов. Главные критерии, которым должны удовлетворять такие агрегаты – это соответствие поставленным требованиям, четкая стыковка со швами, равномерный прогрев соединений, невысокая масса.

Достаточно часто, чтобы избежать потерь при нагреве, используют разнообразные теплоизоляторы.

Существует несколько технологий обработки металла. Предварительный нагрев применяется как до выполнения сварки, так и во время нее, при работе с низкоуглеродистыми сталями.

Высокий отпуск заключается в нагреве материала до 650-750 °С. Точное значение температуры определяется маркой стали. Такая обработка длится до пяти часов и позволяет снизить напряжения на 80%, а также повышает эластичность и стойкость металла к механическим нагрузками.

К углеродистым и низколегированным маркам стали применяется нормализация. Процесс осуществляется при 950 °С. По завершению обработки деталь выдерживается и охлаждается при нормальных условиях. В результате снижается зернистость, напряжения и увеличивается прочность соединения.

Механическая чистка

Важным этапом сварки является не только выполнение подготовительных работ, но и правильная зачистка сварных швов. Данный процесс обязателен и закреплен в соответствующем ГОСТе.

Итак, как зачистить сварное соединение? Самым простым способом очистки сварочного шва является простая чистка с помощью металлической щетки. Тем не менее использование портативного шлифовального станка или простой болгарки с шлифовальным кругом для зачистки будет более эффективным.

Такой простой способ обработки позволит избавиться от самых распространенных дефектов, к которым относятся окалины, окислы, следы побежалости, заусенцы. В результате стык обрабатываемой детали получится более качественным.

По соотношению «цена – качество» эта технология относится к наиболее выгодным способам подготовки кромок перед сваркой и после нее. В связи с этим нет ничего удивительного в том, что большинство мастеров используют именно этот метод.

Выбирая шлифовальный круг, чтобы зачистить шов после сварки, важно учитывать некоторые нюансы, в противном случае не стоит ожидать хорошего результата обработки. Следует отдавать предпочтение насадкам с лепестками на тканевой основе.

Она отличается более высокой износостойкостью по сравнению с бумажными вариантами, что необходимо в таком агрессивном виде работ, как шлифование сварочных соединений.

Следует иметь в виду, что насадки на тканевой основе с данным покрытием отличаются высокой стоимостью. Тем не менее в данном случае лучше не экономить, ведь с правильным инструментом работа будет выполняться легче, а конечный результат будет качественнее.

Химическая очистка соединения

Как уже было описано выше, механическая обработка позволяет достичь приемлемых результатов, однако наилучшее качество зачистки сварного шва после сварки достигается при сочетании данного метода с химической очисткой. К нему относится травление и пассивация.

Читайте также:  Мебельная кромка из ПВХ и меламина: выбор, виды и поклейка

Травление осуществляется с использованием специализированных составов. Они позволяют получать однородное антикоррозионное покрытие на поверхности изделия. Кроме того удаляются области с побежалостью – места скопления окислов хрома и никеля, отличающиеся низкой устойчивостью к коррозии.

Небольшие области обрабатываемых швов травятся посредством простого нанесения состава на необходимый участок. В некоторых случаях изделие полностью окунается в емкость со специальным раствором. Время взаимодействия детали со смесью в каждом конкретном случае различно и выбирается индивидуально.

Пассивация – процесс обработки металлического изделия специальным раствором. В результате данного процесса происходит формирование защитной пленки на обработанной поверхности детали. Отличительной особенностью полученного покрытия является его стойкость к коррозии.

Суть данной технологии зачистки кромок под сварку заключается в применении оксидантов мягкого действия. В результате взаимодействия с нержавейкой с ее поверхности удаляется свободный металл и активизируется формирование защитного покрытия на поверхности изделия.

Осуществить пассивацию можно с помощью спреев для обработки нержавейки или специальной пасты.

Дело в том, что в такой воде содержится повышенное количество кислот и тяжелых металлов, поэтому подобные стоки характеризуются повышенной опасностью для окружающей среды. Вначале следует нейтрализовать кислоты с помощью щелочных растворов, а после необходимо отфильтровать воду. Полученные отходы должны быть утилизированы.

Чтобы понять, как правильно зачищать сварочные швы, необходимо ознакомиться с ГОСТом, в котором подробно описана технология обработки соединений. Выделяют два основных метода, позволяющих очистить сварочный шов: механическая обработка и химическая.

В первом случае металл, например нержавейку, подвергают шлифованию, а также полировке. Во втором случае используют технологию травления и пассивации. Для травления нержавеющей стали после сварки применяют специальные растворы. Чаще всего указанные методы комбинируют, чтобы достичь наиболее качественного результата.


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, смРадиационныйИндукционный
2,04025
2,0-2,57040
2,5-3,010040
3,0-3,512060
3,5-4,514070
4,5-6,015090
6,0-8,0160110

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.

Стандарты на сварные соединения и швы и правила аттестации сварщиков

Перечень стандартов, устанавливающих в зависимости от способа сварки (пайки), вида свариваемого изделия или металла изделия основные типы сварных соединений, конструктивные элементы и размеры, представлены в табл. 1.

Таблица 1. Области применения ГОСТ на основные типы швов и сварных соединений, конструктивные элементы и размеры

_____________НаименованиеОбласть распространения5264-80Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размерыСоединения из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах.

Стандарт не распространяется на сварные соединении стальных трубопроводов по ГОСТ 16037-808713-79Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размерыСоединения из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах.

Стандарт не распространяется на сварные соединения стальных трубопроводов по ГОСТ 16037-8011533-75Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размерыСоединения из углеродистых и низколегированных сталей11534-75Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размерыСоединения из углеродистых и низколегированных сталей, выполняемые ручной дуговой сваркой плавящимся электродом во всех пространственных положениях при толщине свариваемого металла до 60 мм включительно14098-91Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкция и размерыСоединения арматуры и закладные изделия, выполняемые контактной и дуговой сваркой из стержневой и проволочной арматурной стали диаметром от 3 до 40 мм, а также листового

Читайте также:  Электричество из земли своими руками: схема для дома

и фасонного проката при изготовлении железобетонных изделий и возведении монолитных

и сборных железобетонных конструкций14771-76Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размерыСоединения из сталей. Стандарт не распространяется на сварные соединения труб14776-79Дуговая сварка. Соединения точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размерыТочечные соединения из сталей, медных, алюминиевых и никелевых сплавов14806-80Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размерыCоединения из алюминия и алюминиевых деформируемых термически неупрочняемых сплавов при толщине кромок свариваемых деталей от 0,8 до 60 мм включительно15164-78Электрошлаковая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размерыCоединения из сталей. Стандарт не устанавливает размер зазора между свариваемыми деталями перед сваркой15878-79Контактная сварка. Соединения сварные. Конструктивные элементы и размерыCоединения из сталей, сплавов на железоникелевой и никелевой основах, титановых, алюминиевых, магниевых и медных сплавов, выполняемых контактной точечной, рельефной и шовной сваркой. Стандарт не распространяется на сварные соединения, осуществляемые контактной сваркой без расплавления металла16037-80Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размерыCоединения трубопроводов из сталей. Стандарт устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений труб с трубами и арматурой. Стандарт не распространяется на сварные соединения, применяемые для изготовления труб из листового и полосового метала16038-80Сварка дуговая. Соединения сварные трубопроводов из меди и медно-никелевого сплава. Основные типы, конструктивные элементы и размерыCоединения труб с трубами из меди марок М1р, М2р, М3р по ГОСТ 859-2001 и медноникелевого сплава марки МНЖ 5-1, с фланцами из латуни марки Л90 и со штуцерами и ниппелями из бронзы марок БрАМц9-2 или БрАЖНМц 9-4-4-1. Стандарт не распространяется на сварные соединения, применяемые для изготовления труб из листового или полосового металла16098-80Соединения сварные из двухслойной коррозионно-стойкой стали. Основные типы, конструктивные элементы и размерыCоединения из двухслойной коррозионностойкой стали19249-73Соединения паяные. Основные типы и параметрыCоединения паяные, конструктивные элементы паяных швов, их обозначения и параметры23518-79Дуговая сварка в защитных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами.

Основные типы, конструктивные элементы и размерыCоединения из сталей и сплавов на железоникелевой и никелевой основах

Указанными стандартами для различных толщин металла регламентированы: тип соединения, форма и размеры подготовленных кромок, характер сварного шва, форма и конструктивные элементы поперечного сечения сварного шва, условное обозначение сварного соединения.

Стандарты определяют не только конструктивные элементы подготовленных кромок и возможные отклонения их основных размеров, но и регламентируют размеры швов и предельные отклонения их параметров. Например, ГОСТ 5264-80 определяет для каждого типа сварного шва условное обозначение, предельные толщины свариваемых изделий s, размер и предельные отклонения зазора b, ширину шва е, выпуклость шва g, ее предельные отклонения и др. Такие же параметры определяют ГОСТ 8713-79, 14771-76, 14776-79, 14806-80, 16037-80, 16038-80, 16098-80, а ГОСТ 16037-80 и 16038-80, кроме того, регламентируют предельные отклонения по толщине стенки свариваемых труб.

Стыковая сварка соединений деталей неодинаковой толщины при разнице, не превышающей значений, указанных в табл. 2, производится так же, как для деталей одинаковой толщины. Конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры шва следует выбирать по большей толщине.

При разности в толщине свариваемых деталей свыше значений, указанных в табл. 2, на деталях, имеющих большую толщину s1 должен быть сделан скос с одной стороны или с двух сторон до толщины тонкой детали s, как показано в табл. 3. При этом конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по меньшей толщине.

Таблица 2. Допустимая наибольшая разность толщин стыкуемых деталей, свариваемых без скоса кромок

ГОСТТолщина тонкой детали, ммРазность толщин деталей, мм
5264-801…41
5…202
21…303
Более 304
8713-792…41
5…302
31…404
Более 406
14771-762…31
4-302
31-404
Более 406
16098-804…71
8…202
21…363
Более 404

Таблица 3. Скос детали, имеющей большую толщину, при стыковом соединении ее с тонкостенной деталью

____________Односторонний скосДвухсторонний скос5264-80,

8713-7914771-7616098-80

При сварке стыковых соединений деталей (за исключением труб) ГОСТ 5264-80, 8713-79, 14771-76 допускают перед сваркой следующие смещения свариваемых кромок относительно друг друга:

Толщина детали s, ммСмещение, мм
До 40,5
4…101
10…1000,1s, но не более 3
Более 1000,01s+2, но не более 4

ГОСТ 16098-80 допускает перед сваркой смещение кромок относительно друг друга до 10 % толщины листа, но не более половины толщины плакирующего слоя и не более 3 мм при толщине плакирующего слоя более 6 мм.

На сварке угловых швов ГОСТ регламентирует допустимые значения выпуклости и вогнутости швов (табл. 4). По ГОСТ 5264-80 при сварке в положениях, отличных от нижнего, допускается увеличение выпуклости не более чем на 1 мм для деталей толщиной до 60 мм и не более чем на 2 мм для деталей толщиной более 60 мм.

Таблица 4. Допустимые значения выпуклости и вогнутости сварных угловых швов

____________Выпуклость шваВогнутость шва5264-80,

14771-76До 30% размера катета, но не более 3 ммДо 30% размера катета, но не более 3 мм. При этом вогнутость не должна приводить к уменьшению расчетного размера катета16098-80При сварке в нижнем положении выпуклость шва не должна превышать, мм:

При сварке в других пространственных положениях допускается увеличение выпуклости на 1 ммВогнутость шва не более 3 мм

Размеры катетов углового шва К и К1 по ГОСТ 5264-80 и 8713-79 должны быть установлены при проектировании сварного соединения, но не более 3 мм для деталей толщиной до 3 мм включительно и 1,2 толщины более тонкой детали при сварке деталей толщиной более 3 мм.

Предельные отклонения размеров катетов углового шва К и К1 от номинального значения должны соответствовать, мм:

1 мм — при К и К1 ≤ 5 мм; 2 мм — при К и К1 ≥ 6 мм.

Минимальные размеры катетов угловых швов по ГОСТ 5264-80 и 8713-79 приведены в табл. 5.

Таблица 5. Минимальные размеры, мм, катетов угловых швов для толщины более толстого из свариваемых элементов

Предел текучести свариваемой стали, МПаТолщина более толстого из свариваемых элементов, мм
3…44…55…1010…1616…2222…3232…4040…80
До 400345678910
400…4504567891012

Примечание. Минимальный размер катета не должен превышать 1,2 толщины более тонкого элемента.

ГОСТ 11969-79 устанавливает основные положения сварки и их обозначения для сварных швов, выполняемых сваркой плавлением как в один, так и в несколько слоев.

ГОСТ 312-72 регламентирует условные изображения и обозначения сварных соединений в технической документации и чертежах. Независимо от способа сварки видимый шов на чертежах обозначают сплошной линией, а невидимый — штриховой, сварную точку видимую обозначают «+», а невидимую — не обозначают. От изображения линии или точки проводится линия-выноска, заканчивающаяся односторонней стрелкой.

Условное обозначение видимого шва наносится над полкой линии выноски. В этом ГОСТе регламентируются другие случаи использования различных обозначений, сокращений, дополнительных знаков, описывающих сварные швы. Существующая в настоящее время стойкая тенденция интеграции бывших стран СССР в Европу вынуждает перестраивать уровень сварочного производства в соответствии с европейскими стандартами, иначе страны СНГ не будут конкурентоспособными на рынке металлопродукции.

Важным моментом этой деятельности является аттестация сварочного персонала как средство обеспечения качества сварочных работ с учетом реальных процессов сварки, применяемых в производстве. Положение об аттестационных испытаниях сварщиков представляет собой документ, обязательный для всех министерств, ведомств, объединений, организаций, предприятий, юридических и физических лиц. Он регулирует взаимодействие аттестационных органов и определяет их компетенцию, порядок проведения и оформления результатов аттестации сварщиков на допуск к выполнению работ по сварке объектов и оборудования, предусмотренных правилами охраны (безопасности) труда, безопасной эксплуатации и другими нормативными актами, утвержденными соответствующими независимыми государственными органами. В России это Госгортехнадзор, Госатомэнергонадзор, речной и морской Регистр.

В России действуют «Правила аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства ПБ-03-273-99 Госгортехнадзор РФ». При аттестации проверяются теоретические знания и практические навыки по каждому конкретному способу сварки, определяется вид работ с использованием стандартных образцов для проведения испытаний, составляется протокол и оформляется удостоверение сварщика, которое отвечает требованиям Европейскою стандарта EN 287-1. В нем указываются условия всех испытаний, аттестационные категории и область распространения аттестации. Ниже приводится пример записи допуска к выполнению ручной дуговой сварки трубопроводов пара и горячей воды, трубных элементов котлов, газопроводов и технологических трубопроводов:

111 T BW WO1 B nh t10 D273 PF ss nb, что обозначает: допуск дает право на сварку труб диаметром более 140 мм и металлоконструкций с толщиной стенки от 3 до 20 мм из сталей первой группы, которые свариваются электродами с покрытием: основным, рутиловым, рутилово-основным и рутиловокислым; односторонними стыковыми швами без подкладок, с подкладками и двухсторонними швами, с зачисткой и без зачистки корня шва, в нижнем (РА), горизонтально-вертикальном (РВ), горизонтально-потолочном (РД) и вертикальном (РЕ) положениях.

Разработанные стандарты на основании требований ISO 9606 позволяют проводить аттестацию сварщиков по сварке плавлением сталей, алюминия, титана, никеля и их сплавов, а также дополнительным видам сварки, высокотемпературной пайки и пайки-сварки металлов.

Если же аттестация проведена под эгидой авторитетной независимой организации, как, например, Общества технического надзора ТUV (Тechnische Uberwachung Verein), Германия, то полученное удостоверение сварщика действительно для работы в 130 странах мира.

Ссылка на основную публикацию