Проковка сварных швов

Проковка сварных швов – Справочник металлиста

Внутренние деформации и напряжения уменьшаются различными технологическими приёмами, включающими технику и очерёдность созданий и размещение сварочных швов, правильную конструкцию изделия, выбор режима дуговой сварки.

3 способа уменьшения напряжения и искажения при сварке

Напряжения либо искажения, возникающие при сварке в конструкциях, уменьшают тремя основными методами их регулировки.

1. Снижением объемов подвергаемого пластичным деформациям материала при его нагревах и снижениях самих пластичных деформаций.
2. Созданием в зонах пластичных деформаций, возникшей от нагревов металла, дополнительной деформации с противоположным направлением. Это можно сделать во время остываний и в моменты остаточного охлаждения.
3. Можно симметрично разместить сварочные швы с целью компенсирования появляющихся перемещений с деформациями. Также можно устранить такого рода дефекты при создании искусственных зон пластичных деформаций со свободной усадкой.

Помимо деформирований и напряжений при сварочном процессе зачастую возникают отклонения (дефекты).

Виды отклонений (дефекты) в сварочном процессе

Существует несколько видов отклонений (дефектов) – внутреннего и наружного типа. Обнаружение дефектов наружного типа выполняется на визуальной основе во время осмотра сварного шва.

Обнаружение дефектов внутреннего типа при их нахождении во внутренней части сварочного шва возможно только, проведя дефектоскопию с рентгеном и механообработкой.

Поскольку любое отклонение (дефект) сварочных швов является угрозой функциональности и стабильности всего изделия, мастера проводят определённые операции для их ликвидации. Для минимизации вероятности возникновения дефектов (отклонений) необходимо:

• Учесть, по какой последовательности выполнялась сварка и с какой квалификацией работает сварщик.
• Учесть тип присадочных материалов и структура свариваемых металлов.
• Учесть применение защитных газов и последовательность подготовки поверхностей для проведения процесса сваривания.
• Учесть тип применяемого сварочного оборудования.

К отклонениям (дефектам) наружного типа относят возникновение нарушений размеров (появление наплывов с подрезами), прожогов и непроваров, незаваренных кратеров.

Так, непровары возникают вследствие недостаточного сварного тока, оказывающего большое влияние на сваривание металла.

Ниже представлены описания применяемых в промышленности методов ликвидации деформирования и минимизации напряжения, а также устранение отклонений (дефектов).

Устраняем возникшие при сваривании отклонения

Крупные трещинки устраняются с помощью заварки. Для начала в предварительном порядке рассверливаются насквозь несколько отверстий на дистанции 50 мм к концам возникших трещинок для предупреждения их распространений.

Далее пневмозубилом, газовыми резачками для резаний поверхностного типа (либо резачком дуго-воздушного типа) выполняют V- или Х-образные разделывания трещинок, удаление шлаковых элементов с её кромочек и заваривание ступенчато-обратными методами (рис. 1).

Рис.1.

Именно таким методом выполняется корректировка сварочного соединения с трещинкой: 1 — схема места нагрева; 2 — схема рассверленного отверстия; 3 — схема разделывания каждой кромки на трещине; 4 — схема образовавшейся трещинки; I, II, III, IV — описание этапов заваривания.

Зачастую перед началом сварочного процесса выполняется нагрев стали (в месте концов трещинок) посредством горелок газового типа (нагрев должен выполняться до жары в 200 градусов) таким образом, чтобы остывание швов и прогретых участков проходило в одно и тоже время.

Делается это во избежание возникновения остаточных напряжений на сварочном шве (его концах).

Швы, у которых непровары, газо-шлаковые включения, небольшие трещинки вырубаются либо выплавляются и вновь завариваются.

Аналогичные операции делают и в пережжённых участках изделия. Кстати, вырубкой или выплавкой проблемы с дефектами сварочных швов можно решить при сварке элементов из углеродистой стали.

Неполномерности в швах устраняются посредством наплавления дополнительных слоёв, а заваривание подрезов делается с помощью тонких валиковых швов.

Удаление наплавов, натёков, а также дополнений шва (образований в его сечении дополнительного материала) выполняется посредством абразивов либо пневмозубила.

Если возник перегрев металла, значит, необходимо прибегнуть к его соответствующей термообработке.

Как исправить деформации в сварочных изделиях

Если деформирование гораздо выше нормы, то выправление элементов (изделий) происходит с помощью механической, термической либо термомеханической технологий.

Выправления по механической технологии выполняют с использованием молотов с домкратами, прессов на винтовой основе и прочих приспособлений, способных создать воздействие ударных либо статических нагрузок, прилагаемых с места максимальной выгибаемости конструкции (рис.2).

Такая правка является очень трудоёмкой. При неправильном её выполнении, как в сварочных швах, так и в остальном материале могут появиться трещинки и разрывы.

Рис.2. Посредством воздействия нагрузки корректируются тавровые сварные балки.

Как исправить деформацию тонколистовых металлов

Деформации в тонколистовых металлических изделиях устраняются с помощью их прокатывания валиками (рис.3). Только на сварочные швы нужно сначала поставить накладки. При прокатке из-за растягивания сварного шва образуются пластичные деформации, минимизирующие напряжение с образованным им короблением.

Рис.3. Устранение деформаций в тонколистовых металлических конструкциях а – схема сваренных листов перед прокатыванием, б – схема процесса прокатывания, 1 – схема сварочного шва, 2 – схема накладки, 3 – схема прокатных валков

Как устранить деформацию толсто-листовых металлов

Искажения в металлических толстолистовых деталях устраняет послойная проковка каждого сварочного шва. В процессах термокорректировок небольшие металлические участки в деформированных деталях нагреваются специальными горелками.

Прогрев проводится, пока металлические выпуклые места деформированной детали не перейдёт в состояние пластичности. Далее каждый из прогретых мест охлаждается.

При этом происходит корректировка детали посредством возникающих в этот момент напряжений.

Нагрев

Так, тавровые сварочные балки выправляют посредством нагрева её выпуклого участка полосами (с шириной достигающей 25-30 мм), схожесть которых выполняется под 30-градусным углом (рис. 4, а).

Также при выправлении балки со швеллерным сечением выполняется нагрев обеих полок и, помимо этого, с помощью полос (их ширина равняется 35-40 мм) — её стенка (рис. 4, б).

В момент выпучивания швеллерной рамы расположение нагревающих полос выполнено по схеме, изображённой на рис. 4, в).

Рис.4. Нагревающие участки при термоправке: а – схема выправления тавровых балок, б – схема выправления балки со швеллерными сечениями, в – схема выправления швеллерных рам.

Изгиб и нагрев

При термомеханической правке статическая нагруженность, создающая изгиб деформированной детали в необходимую сторону, сочетается с местным нагревом. Этим методом исправляют довольно жёсткие узлы (рис.5).

Рис.5. Схема корректировки сварных фундаментов термомеханической правкой с использованием домкратов. 1 – схема опор, 2 – схема мест прогрева, 3 – схема домкрата.

Как уменьшить напряжение

Снижение внутреннего напряжения в швах сварочных конструкций выполняется посредством проковки каждого слоя швов, сопутствующего либо предварительного подогрева конструкции, термообработки после сварочного процесса.

Способы и технология для снятия напряжение металла после сварки

Участки свариваемых деталей, расположенные в зоне и вокруг шва, подвергаются неравномерным температурным перепадам — моментально нагреваются до состояния плавления и интенсивно остывают. Вследствие таких процессов металл сначала начинает расширяться.

Он оказывает воздействие на ближайшие зоны, имеющие совсем другую температуру. Влияние расширяющейся стали будет выше, чем меньше теплопроводность металла. В результате возникает мощные напряжения, приводящие к деформации материала.

Они негативно влияют на результат работы, поэтому необходимо понимать, каким образом снять напряжение металла после сварки.

Остаточные напряжения

В металле напряжения возникают во время сварки и по завершению процесса. В последнем случае они формируются по мере охлаждения детали и называются остаточными. Такие напряжения практически во всех конструкционных материалах присутствуют в течение всего эксплуатационного периода.

Они представляют наибольшую опасность для изделий, так как являются причиной изменения габаритов и формы деталей. Поэтому так важно снять напряжение в металле после сварки. Это позволит исключить вероятность изменения внешнего вида изделия и уменьшить степень снижения его эксплуатационных характеристик.

Если же остаточные напряжения в материале слишком большие, то существует вероятность, что деталь невозможно будет использовать.

Формоизменение изделий, изготовленных с помощью сварки, происходит из-за перемещения соединенных элементов, так как в каждой точке металла появляются деформации. Существуют несколько видов изменения формы:

• продольные укорочения, образующиеся в результате усадки в одноименном направлении;
• изгиб плоскости;
• поперечные укорочения; возникающие тоже в результате усадки в соответствующем направлении;
• угловые деформации, когда выполняются тавровые и стоковые сочленения;
• формоизменения балочных конструкций, происходящие из-за деформации поперечных и продольных сварочных швов (в редких случаях происходит закручивание балок).

Читайте так же:  Основные тонкости технологии сварки металлов полуавтоматом

Чтобы избежать изменения формы изделия любого типа нужно конкретно знать, как снять напряжение в металле после сварки. Существует несколько способов. Приемы применяются одновременно или по отдельности.

Термообработка

Одним из вариантов снятия напряжения является высокотемпературный отпуск. Техническое мероприятие применяется во время сочленения углеродистых сплавов. Оно осуществляется за счет нагрева до 630-650 °C. После выдержки температуры, длящейся 2-3 минуты на 1 мм толщины стали, деталь охлаждается.

Снижение температуры изделия проводят медленно. Это позволяет избежать повторного образования напряжения. Скоростной параметр зависит от состава металла. Он уменьшается с увеличением в сплаве элементов, влияющих на его закалку.

Аргонодуговой прием

Смысл аргонодуговой обработки состоит в расплавление участка, находящегося между сварным швом и основным металлом. Процесс выполняется неплавящимся электродным стержнем в аргоновой среде.

Такое воздействие позволяет избавиться от напряжений в переходной зоне. Однако в дальнейшем происходит кристаллизация, в результате которой они снова появляются.

Совет! Используя такой прием можно не только уменьшить напряжение, но и получить плавный переход на участке, расположенным между швом и металлом конструкции. Благодаря этому у металлоконструкции повышается прочностная характеристика.

Проковка сварочного шва

Технологическая операция проводится с целью создания дополнительных деформаций. Они позволяют полностью избавиться от остаточных напряжений. Проковка осуществляется, когда сочленение остывает.

Мероприятие проводится, если температура превышает 450 °C. Проковывать соединение также можно при температурном режиме меньше 150 °C.

В других случаях процесс не выполняется, так как существует риск появления надрывов.

Операция проводится ручным методом при использовании молотка. Его масса составляет в среднем 1000 г. Разрешено применять пневматический молоток.

Когда осуществляется проковка многослойных сочленений, мероприятие не проводится для 1-го и последнего слоя, так как существует большая вероятность образование трещин.

Способ позволяет избавиться от напряженного состояния во время устранения дефектов и при создании замыкающего сочленения.

Механическая правка шва

Сваривая металл толщиной до 3 мм, правка осуществляется ручным способом при использовании молотка. Для стали, имеющей большую толщину, применяется пресс. Механическая правка используется крайне редко. Вместо нее чаще применяют термический способ.

Особенностью механической правки является появление на металле налета. У обработанного участка возрастает текучесть, и снижается пластичность металла. Изменения свойств стали приводят к уменьшению прочности конструкции.

Термическая правка

Этот метод подразумевает под собой нагрев сочленения при использовании газового пламени. Может также применяться электродуга, образующаяся от неплавящегося электродного стержня. Нагрев материала осуществляется до 750-850 °C.

Затем происходит быстрое расширение сплава. Однако рядом расположенные слои не дают металлу расширяться. Из-за этого возникает пластическая деформация нагретой зоны. Когда происходит охлаждение, предварительно нагретый участок начинает сжиматься.

В итоге деформация полностью или частично устраняется.

Зная, как снять напряжение металла после сварки, удастся уменьшить вероятность снижения прочности сварных конструкций. Это особенно важно в условиях, которые способствуют появлению хрупкого разрушения шва. Используя вышеописанные методы, удается избежать дефектов при эксплуатации сварной металлоконструкции.

https://www..com/watch?v=peJ5NMXYuKg

Проковка сварных швов – Станки, сварка, металлообработка

Участки свариваемых деталей, расположенные в зоне и вокруг шва, подвергаются неравномерным температурным перепадам — моментально нагреваются до состояния плавления и интенсивно остывают. Вследствие таких процессов металл сначала начинает расширяться.

Он оказывает воздействие на ближайшие зоны, имеющие совсем другую температуру. Влияние расширяющейся стали будет выше, чем меньше теплопроводность металла. В результате возникает мощные напряжения, приводящие к деформации материала.

Они негативно влияют на результат работы, поэтому необходимо понимать, каким образом снять напряжение металла после сварки.

Pereosnastka.ru

Правка сварных соединений

Категория:

Сварные соединения

Правка сварных соединений

В сварных и паяных изделиях в процессе изготовления возможны отклонения в размерах или искажение формы, вызванные деформацией изделий. Это явление не случайно; оно присуще технологическим процессам, сопровождающимся неравномерным нагревом. Особенно часто это встречается в сварных изделиях.

При местном разогреве и расплавлении металла, его последующей кристаллизации и охлаждении в изделии возникают за счет термического расширения и затем усадки остаточные напряжения и пластические деформации. На рис. 1 приведена схема деформаций при местном нагреве по кромке полосы.

Величина остаточных напряжений, полученных за счет неравномерного нагрева, зависит от многих условий, а именно: от свойств материалов соединяемых деталей, от способа и режима сварки или пайки, от конструкции самих узлов и расположения соединений, от последовательности выполнения сварки и др.

Влияние способа и режима сварки или пайки в первую очередь связано с жесткостью теплового воздействия. При жестких режимах нагрева объем металла, претерпевающего пластические деформации, меньше и среднее укорочение при охлаждении узла также уменьшается.

Как осуществляется сварка оцинкованной стали

Цинковое покрытие толщиной от 2 до 150 мкм наносится на стальной металлопрокат в целях защиты от коррозионного окисления. При таком покрытии на поверхности металла образуется пленка из оксида цинка, которая защищает сталь от внешней среды. Кристаллическая структура этой пленки очень плотная, содержащая минимальное количество пор, благодаря чему и обеспечивается надежная защита металла.

Следует отличать оцинкованную сталь от «нержавейки». Цинковое покрытие защищает лишь верхний слой стали, оно недорогое и поэтому оцинкованная сталь дороже обычной в среднем на 10-20%. Нержавейка же является сталью с большим содержанием легирующих элементов, которые препятствуют коррозии по всей толщине, а стоимость такой стали в 5-10 раз выше, чем аналогичный по габаритам черный прокат.

Поскольку оцинкованный металл в своем сечении практически целиком состоит из обычной стали, технологический процесс сварки оцинковки отличается только отдельными особенностями.

Сварка кровельных конструкций профнастила регламентируется ведомственными нормами ВСН 349-87.

Сварка оцинкованного металла производится по ГОСТ 5264-80 и 11534-75, которые устанавливают требования к геометрическим параметрам соединений.

Отдельных стандартов для сварки деталей из оцинковки нет, но ведомства и предприятия могут разрабатывать собственные нормативные требования и технические условия для выполнения таких работ.

Подготовка

Сварка оцинкованной стали – это работа, доступная даже сварщикам-любителям. Перед проведением работы рекомендуется потренироваться на каких-либо похожих обрезках, чтобы «набить руку» и отрегулировать настройки аппарата.

Сварщик должен соблюдать ряд мер личной безопасности:

• работу нужно производить в обычной защитной маске и респираторе, либо в маске с вентиляционным устройством;
• перчатки с теплоизоляционным покрытием должны иметь резиновое покрытие.

Сварка оцинковки производится любым из основных способов соединения:

1. Ручная сварка – для стали толщиной от 1,5 мм.
2. Сварка полуавтоматическим аппаратом – применяется для металла более 0,6 мм толщиной.
3. Контактная точечная сварка – предназначена в первую очередь для соединения жести толщиной до 0,45 мм.
4. Газовая сварка ацетилен-кислородной смесью – подходит для стали любой толщины.

Независимо от выбранного метода сварки, необходимо принимать во внимание ряд условий:

• Температура плавления цинка (420°C) ниже температуры плавления стали (1100-1200°C), уже при температуре в 906°C происходит его испарение. Пары цинка в воздухе загрязняют атмосферу и оказывают вредное влияние на здоровье сварщика.
• Расплав цинка вспенивается и попадает в структуру стали, нарушая заданные параметры металла, а цинк, затекающий в сварной шов приводит к потере его качества.
• Шов выполняется «наплывом», электрод либо горелка подводится многократно, короткими касаниями.
• Не следует варить большие участки одним швом, следует контролировать качество сварочного шва.
• Перед свариванием цинк должен выгореть полностью, чтобы избежать вспенивания шва.
• При толщине стали более 4 мм, в сварном соединении делается фаска на 1/3 толщины листа.
• От выгорания цинка на металл можно положить асбестовую ткань, либо просто мокрую ткань.

Удаление покрытия

Первая технологическая операция при сварочных работах по оцинковке – это удаление цинкового покрытия.

Самый быстрый способ очистки металла – нагрев детали газовой горелкой. Однако, такой способ не безопасен, так как цинк выделяется в виде ядовитых паров.

При небольших объемах сварки в условиях мастерской снятие цинкового покрытия производится механическим способом – наждачной бумагой, напильником, зачистным кругом на УШМ. Можно применять очистку нагревом либо кислотой, но эти способы приводят к образованию вредных испарений.

При больших объемах сварочных работ возможно травление оцинковки с помощью кислоты. Но работа с кислотой требует повышенных мер по пожарной безопасности.

При сварке оцинкованных труб как с внешней, так и с внутренней стороны соединения производится удаление цинкового покрытия, а затем  с помощью кислоты или щелочного раствора производится обезжиривание поверхности.

Применение инвертора

Аппаратом для электродуговой ручной сварки целесообразно варить сталь толщиной не менее 1,5 мм. Более тонкий металл легко прожигается и требует определенной сноровки при работе и чувствительной регулировки аппарата. Сварка производится при обратной полярности тока, при котором на деталь крепится клемма «минус», а на держатель – «плюс».

Скорость проварки шва должна быть меньше, чем при сваривании стали такой же толщины. Это снижение должно составлять не менее 10% и не более 20%.  Отличается сила тока:

• Если сварка производится обычными электродами ОЗС-4, УОНИ-13/45 и 13/55, МР-3, то сила тока должна быть меньше на 5-10А, чем для неоцинкованной стали.
• Если сварка выполняется электродами для оцинковки ЦУ-5, ЦЛ-20, ЦЛ-39 и другие, то сила тока устанавливается на 10-50А больше, при этом зазор между свариваемыми элементами должен быть больше, чем при соединении неоцинкованной стали такой же толщины.

Электрод наклоняется к заготовке не более, чем на 45°, иначе может произойти прожигание металла.

Инвертор требует аккуратной настройки силы тока и стабильного напряжения, поскольку при малом токе шов будет не проварен, а слишком высокая сила тока также приведет к сквозному прогоранию соединения и испарению цинка на большой площади поверхности. При перепадах электричества возможно прилипание электрода к металлу и нарушение целостности шва.

Выбор марки электрода должен производиться с учетом требований к шовному соединению:

• Электроды с рутиловым покрытием обеспечивают более прочное соединение, но шов будет требовать дополнительной антикоррозионной обработки.
• Электроды с содержанием сильноосновных флюсов качественно герметизируют шов, обеспечивая ему надежную защиту от коррозии, но прочность шва будет снижена на 15-25%.

Примерный режим применения электродов представлен в таблице.

Наибольшая сложность при ручной сварке – это правильное регулирование силы тока и времени контакта электрода с поверхностью.

Использование полуавтомата

На многих полуавтоматах существует режим сварки «Synergic», при котором в настройках можно выбрать определенный тип работы (пресет), наиболее оптимально подходящий для нужного вида металла. Если такой режим отсутствует, потребуется дополнительное время на отстройку аппарата и, возможно, эксперимент со сваркой какой-либо обрези.

Сварка на полуавтоматах может производиться либо с применением присадок, подающихся по рукаву, либо в качестве защитной среды может использоваться аргон.

Проволока подбирается в зависимости от толщины деталей.

Если напряжение в сети меньше 220В, диаметр проволоки уменьшается на 0,2 мм от рекомендуемой.

Применение присадочных материалов, изготовленных на основе меди, позволяет создать среду защитного газа в районе сварки. Такая технология имеет ряд преимуществ:

• сварочный шов и поверхность металла вокруг него защищены от коррозии;
• минимальное разбрызгивание расплава;
• флюс потребляет значительное количество выделяемого тепла, предотвращая таким образом нагрев большой площади металла;
• впоследствии шов легко поддается обработке.

Температура плавления медных присадок ниже, чем у стали, поэтому такой вид сварки является скорее пайкой металла, но с обеспечением прочного соединения. Отметим, что этот способ позволяет избежать повреждений цинкового слоя.

В зависимости от содержания этих добавок, присадки задают нужные качества сварному шву:

• Присадка кремниевая CuSi3 позволяет легко обрабатывать шов, но снижает его прочностные качества, так как кремний обладает высокой текучестью.
• Присадка с алюминием CuAl8 применяется для оцинкованных сталей с большим содержанием этого легирующего элемента.
• Кремний-марганцевая добавка CuSi2Mn предназначена для создания швов с повышенной прочностью.

Во время сварки трубопроводов с питьевой водой применяются флюсы марки HLS-B, безопасные для здоровья и быстро растворяющиеся в воде. При нагреве флюс сначала становится белым, а затем прозрачным, что свидетельствует о готовности к началу процесса пайки.

Металлы толщиной до 4 мм могут спаиваться за один проход, но для больших толщин требуется сварка в несколько проходов. После выполнения сварки производится удаление остатков припоя с помощью щетки и воды. Внутри труба заполняется водой на сутки, после чего промывается.

Контактная сварка

Точечная сварка может проводиться на металле любой толщины, но лучше всего ее проводить на жести, поскольку очень тонкую оцинковку трудно соединить другими способами. Для сварки оцинкованных сталей на аппаратах контактной сварки применяются электроды марок БрХ и БРХЦр, изготовленные на основе бронзы.

Аппараты для точечной сварки могут работать на постоянном или переменном токе, а специализированное оборудование для сварки жести и оцинковки, помимо этого, обладают тремя дополнительными режимами подачи импульса:

1. предварительный нагрев зоны соединения;
2. процесс сварки;
3. завершающая термическая обработка.

Прочность сварного шва при таком способе соединений выше, чем у самих соединяемых элементов, поэтому данный тип сварки распространен при соединении элементов автомобильных кузовов.

Следует также заметить, что контактная сварка обеспечивает равномерное проваривание шва по всей его длине, что затруднительно обеспечить при ручной сварке. Поэтому контактный аппарат целесообразно устанавливать в мастерских, которые регулярно в больших объемах сваривают изделия из оцинковки.

При проведении точечной сварки листов толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется проведение проковки. Проковка – это ударное воздействие на шов в процессе остывания, которое производится молотком либо кувалдой.

Существенным минусом точечной сварки является большой расход электроэнергии на сварочных аппаратах.

Завершение работы

После проведения сварочной работы требуется осуществить вентиляцию помещения, и произвести уборку цинковой стружки.

Следует учитывать, что очищенные участки будут подвергаться коррозии и вызывать снижение качества всей конструкции. Поэтому после завершения работы с них необходимо удалить окалину, обработать шов шлифованием и нанести защитное покрытие.

Поверхность в районе сварного шва должна покрываться краской либо антикоррозионным покрытием. Хорошим вариантом может служить краска, содержащая 94% цинковой пыли. Возможен вариант наплавления цинковой проволоки, либо прутков, изготовленных из цинково-кадмиевого сплава.

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.

Обработка 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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=xqIxVODfGtM

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:

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.

Индукционный отпуск сварного шваПодготовка труб к нормализации сварного шва

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.

Пирометр

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.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Прожог сварного шва: что нужно знать новичку и профессионалу

Внешние и внутренние дефекты ухудшают технические свойства готовых металлических изделий. Важно знать, что называют прожогом, каковы причины его появления и как исправить ситуацию.

Причины появления дефекта

Прожог – это дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве. Он возникает в силу объективных и субъективных причин.

К первой группе относят естественные свойства металлов, которые влияют на качество конечной работы. Проблему можно предотвратить, если отнести материал в лабораторию. Там выдадут заключение о его естественных свойствах.

Ко второй группе относят весь перечень характеристик, связанных с процессом проведения сварки. Это оборудование, выбранные материалы, сила тока и иные причины.

В каком случае точно возникнет прожог

Причина появления 90% прожогов – завышенная сила сварочного тока, поэтому важно установить ее правильно. Рассчитывается по формуле:

I = kd, где k – коэффициент, а d – диаметр электрода. Если вы варите трехмиллиметровым электродом, то вместо «d» поставьте цифру «3», в других случаях действуйте по аналогии.

С коэффициентом сложнее, так как его значения разнятся от 25 до 60. Опытные сварщики рекомендуют выбирать диапазон от 30 до 35. Если вы варите в нижнем положении, то применяйте коэффициент от 33 до 35. При использовании другого пространственного положения оптимальное значение – 30-32.

Было проведено два эксперимента:

Рекомендуется проверять силу тока на отдельной пластине перед работой над основным изделием.

Подробно о том, как правильно выбрать сварочный ток и диаметр электрода, можно узнать тут.

Как обнаружить дефект

Прожог не всегда заметен невооруженным взглядом. Для обнаружения мелких дефектов используют капиллярный контроль шва. Пенетранты — первая часть выявления прожога.

Капиллярный метод контроля качества сварки эффективен для прожогов до 0,5 мм. Алгоритм действий следующий:

• Очистите поверхность изделия перед нанесением пенетранта.
• Нанесите тонкий слой для выявления дефектов. Он моментально проникнет в трещины.
• Подождите несколько минут.
• Вновь воспользуйтесь очистителем. Уберите с поверхности излишки компонента.
• Нанесите проявитель. Проникая в дефектные зоны и подсвечивая их, проявитель визуализирует изъяны сварки.

Есть и другие методы выявления дефектов. Ультразвуковая диагностика и намагничивание выявят все проблемные места и помогут выстроить дальнейший алгоритм действий.

Как предотвратить прожог

Любой дефект негативно влияет на технические свойства металла, поэтому исключите возможные причины его появления:

• Используйте исправное оборудование.
• Убедитесь в квалификации специалиста, если работа поручена ему.
• Не нарушайте технологический процесс. Сверяйтесь с технической документацией, правильно подбирайте оборудование для сварки и сопутствующие материалы.

Самые частые причины нарушения технологического процесса – неправильный выбор длины дуги и несоблюдение параметра тока оборудования, с помощью которого ведутся работы.

Как убрать прожог

Устранение прожогов – двухэтапная процедура. Сначала нужно зачистить шов, затем – заварить заново. Приступая к работе с шлифовальной машинкой, закручивайте круг руками, так как во время движения он затянется сам. Если использовать ключ, то неопытный сварщик может повредить машинку.

Возьмите лепестковый круг, зафиксируйте его. Сначала осуществите грубую очистку, затем проработайте мелкие детали.

Не нужно сильно давить на место зачистки. Прижимайте шлифовальную машинку к изделию собственным весом. Усилия прилагайте лишь в том случае, когда перемещаете ее вдоль или поперек металла.

Если вы будете сильно вдавливать машинку, на изделии появятся зарезы, толщина стенки уменьшится, а инструмент со временем испортится.

Подробнее об устранении дефектов сварки можно почитать здесь.

Следующий шаг – подваривание места прожига. Заполните пустоты сваркой и повторите зачистку. Иногда дефект может остаться, в таком случае проделайте процедуру снова.

Угловые швы зачищать сложнее, так как часто возникают зарезы. Поэтому вначале нужно зачистить одну сторону, затем перевернуть шлифовальную машинку и повторить действие на другой стороне плоскости. Обязательно водите инструмент по кругу для появления небольшого скругления.

Для получения идеального шва используйте наждачную бумагу или напильник.

С какой проблемой сталкиваются сварщики

Наряду с высоким током сварщики допускают другую проблему – слишком большую дугу. Когда вы начинаете варить, большое расстояние между электродом и пластиной заставляет металл растекаться по сторонам, происходит нерасплавление сварочной ванны.

В ходе эксперимента была выяснено, что при работе дуга не гасла, но шов не формировался. Он получился неравномерным, а шлак плохо отделялся. Вывод: если вы будете вести электрод с одинаковой скоростью по шву, то получится металл, который просто лежит на поверхности.

Во избежание такой проблемы длина дуги должна быть 2-3 мм. Даже если вы будете держать электрод под прямым углом, высока вероятность появления прожога.

Правильный подбор режима сварки и техника выполнения сварных швов – гарантия отсутствия любых дефектов, в том числе и прожогов. Если вы начинающий сварщик, то стоит ознакомиться еще и с информацией для новичков. Благодаря ей можно достичь хороших результатов в работе.