Особенности термообработки сварных соединений и методы ее проведения

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

Основные методы

Обработка сварных швов после сварки необходима для повышения их прочностных показателей и защиты от преждевременных разрушений. Соединения обрабатывают разными способами, среди которых наиболее распространенными являются:

• термический. Позволяет ликвидировать возникшие в процессе сварки остаточные напряжения. Проводится путем общего прогрева, когда вся деталь подлежит температурной обработке или локального, когда только соединительный стык прогревается или охлаждается;
• механический. Это своеобразная зачистка сварных швов, в ходе которой с поверхности шовных соединений устраняется окалина и остатки шлаков, а также проверяется их надежность;

• химический. Сущность способа состоит в нанесении на швы специальных составов с целью обезжиривания поверхности, предотвращения образования коррозионных очагов и создания защитного слоя. Как правило химическая обработка сварных швов используется для материалов, эксплуатация которых будет происходить в активных средах. Наиболее доступным и часто применяемым вариантом является обрабатывание соединений лакокрасочными грунтовочными смесями.

Какой из способов лучше сказать затруднительно. Выбирать конкретный метод следует руководствуясь условиями эксплуатации металлоизделий, а также техническими требованиями к конструкции. Довольно часто все три технологии применяют последовательно.

Что делать если поймал зайчиков: первая медицинская помощь

Знайте! Так как ожоги глаз от сварки всегда случаются на производствах, где отсутствует врач, в таких ситуациях в первую очередь необходимо оказать пострадавшему неотложную помощь, которая заключается в следующем:

1. Глаза необходимо в течение нескольких минут промывать проточной холодной водой для устранения болезненных ощущений.
2. В случае, если ожог сопровождается попаданием в глаза частиц электрода – их необходимо удалить уголком свернутой салфетки или чистого платка.
3. Желательно наложить на глаза компрессы, пропитанные антисептической мазью, если такая найдется в аптечке.
4. При сильных болевых ощущениях можно принять обезболивающее перорально.

Если под рукой есть лед – можно приложить его кусочки к закрытым векам пострадавшего.

Помните! В процессе оказания первой помощи необходимо вызвать «Скорую помощь» или при возможности самостоятельно доставить пострадавшего в ближайшую клинику.

Термообработка

Термическая обработка сварных соединений считается обязательных этапом процесса сваривания тонкостенных изделий, особенно тех, которые в результате воздействия внутренних напряжений подвергаются деформациям.

К таким изделиям принадлежат разнообразные емкости, трубопроводы, сосуды давления, корпуса химических и атомных реакторов и другие ответственные объекты. Основана технология в нагреве с последующим охлаждением сваренной детали по строго заданному температурному графику.

Какие проблемы решает

В процессе сваривания только небольшой участок стыкуемых элементов подвергается нагреву. Вследствие неравномерного прогрева в швах возникают внутренние напряжения, выступающие весомой причиной деформации деталей и даже полного их разрушения. Также в местах неровного нагревания металла изменяется структура его кристаллической решетки, что в итоге ухудшает химические и физико-механические характеристики.

Термообработка сварных соединений уменьшает образующиеся внутри швов напряжения, а также позволяет:

• сделать однородной и более устойчивой к внешнему воздействию структуру спая и околошовных участков;
• улучшить эксплуатационные и физические свойства металла: увеличить жаростойкость и устойчивость к коррозии, нормализовать пластичность.

Термообработка сварных швов восстанавливает свойства и строение металла и дает возможность довести технические показатели до проектных решений.

Как происходит термообработка

Осуществляется термическая обработка после сварки при высоких температурных показателях, варьирующихся в пределах 600-1000°С.

Процесс обрабатывания происходит в следующем порядке:

1. Сам шов и окружающие его с обеих сторон участки нагреваются.
2. В разогретом состоянии конструкция выдерживается определенный период в зависимости от используемого способа.
3. Деталь охлаждается с соблюдением графика обработки.

Для конструкций с разной конфигурацией и толщиной обработка сварочных швов выполняется разными видами, каждому из которых характерны свои отличительные особенности.

Виды термообработки

На практике термообработка полученных в процессе сварки соединительных стыков проводится по-разному. В таблице ниже перечислены применяемые методы и их особенности.

Выбор оборудования

Полученные при сварке соединения обрабатываются несколькими способами, для каждого из которых применяется отдельная установка для термообработки сварных швов:

• индукционный. Здесь понадобится обладающий достаточной мощностью генератор переменного высокочастотного тока. В качестве нагревательного прибора выступает намотанная поверх обрабатываемого участка катушка индуктивности;

• радиационный. Выполняется путем исходящего от нагретой нихромовой проволоки инфракрасного излучения. Сквозь проволоку пропускается электрический ток от мощных источников. Методика возможна к применению для материалов с незначительными электромагнитными свойствами;
• газовый. В отношении энергозатрат самый экономный способ. Нагрев осуществляется специальной горелкой, при этом важно правильно сформировать факел пламени чтобы участок накалялся равномерно.

При выборе подходящего метода необходимо учитывать характеристики материала, толщину изделий, какие задачи должна решить обработка и экономический фактор.

Контроль за температурой прогрева

Вне зависимости проводится общая или локальная термообработка сварного шва труб, емкостей или других изделий, в каждом случае необходимо осуществлять контроль за температурой прогрева. Для этого используют:

• термокраску и термокарандаш. Это химические соединения, которые наносятся на место стыка и при изменении температуры меняют оттенок;
• пирометры и тепловизоры — электронные приборы, работающие дистанционно.

Термокарандаши и краски требуют непрерывного визуального контроля и при отклонении температурных параметров от допустимых значений нужно оперативное вмешательство. Тепловизоры и пирометры более точные устройства и могут встраиваться в автоматическую систему, поддерживающую стабильную температуру.

Плюсы и минусы термообработки

К преимуществам обработки соединительных стыков металлоизделий термическим воздействием принадлежат:

• восстановление пластичности и прочности материала;
• уменьшение внутренних напряжений;
• обеспечение долговечности стыков и надежности всей конструкции.

В числе минусов отмечают:

• повышенные требования к квалификации специалистов;
• необходимость габаритного и дорогостоящего оборудования;
• при допущении даже незначительных ошибок процессы невозвратимы и исправить изъяны невозможно;
• большие расходы электроэнергии.

Хоть недостатки и есть, но если соблюдать график и выполнять все действия правильно, то можно существенно улучшить технические характеристики швов.

Сферы применения

Как правило улучшение швов термическими способами выполняют в конструкциях с повышенными эксплуатационными требованиями. Это может быть термообработка сварных соединений технологических трубопроводов, подвергающихся высоким нагрузкам станков и механизмов, и других конструкций, работающих в сложных условиях.

При проведении ремонтно-кузовных работ довольно часто применяется обработка сварочных швов автомобиля посредством разогрева их до нужной температуры.

Изделия небольших размеров нагреваются в муфельных печах. Более габаритные конструкции раскаляются как правило индукционным или газовым способами, в некоторых случаях радиационным. Защита сварных швов от коррозии должна выполняться как можно быстрее после завершения сварочного процесса.

Техника безопасности

Перед началом проведения работ по очистке мест соединения сварки на нержавейке необходимо убедиться в готовности рабочего места, спецодежды. Обязательно проверьте оборудование. Приступать к выполнению работ можно только имея все защитные средства, необходимые сварщику.

Периодически сотрудник обязан проходить обучение и инструктажи по соблюдению правил противопожарной безопасности. Информация об инструктажах отображается в рабочем журнале под подпись сотрудника.

Основные требования:

1. Во время обработки сварочных швов нельзя отвлекаться;
2. В помещении не должно находиться легковоспламеняющихся предметов;
3. Эффективная вентиляция;
4. Переносить оборудование можно только после отключения электропитания;
5. Можно использовать только исправное оборудование;
6. Во время проведения химического или электрохимического метода, необходимо обеспечить правильную утилизацию средств.

Механическая обработка

Зачистка сварных швов после сварки механическим путем выполняется с применением разных устройств, самым простым из которых является проволочная щетка. Есть и другие способы, позволяющие не только в разы упростить задачу, но еще гораздо качественнее зачищать стыки. Например, с помощью болгарки со специальной лепестковой насадкой или абразивного круга, или шлифовального портативного устройства.

Хоть с первого взгляда зачистка сварочных швов кажется довольно простой, существуют некоторые правила, от знания и соблюдения которых напрямую зависит качество и эффективность работ:

• когда зачистка сварных швов после сварки болгаркой проводится, то при выборе шлифовального круга нужно учитывать материал, из которого он изготовлен. В данном случае лучше использовать круг из цирконата алюминия;
• лепестки круга выбирать следует на тканевой основе. Хоть стоимость таких приспособлений выше, но она вполне оправдана конечным результатом и окупается за счет меньшего расхода шлифовальных кругов;
• размер абразивного зерна имеет значение и выбирать его нужно с учетом поставленных задач. Нередко зачистка сварного шва выполняется несколькими насадками с разными размерами зерен. Крупнозернистые используют для устранения крупных окалин, а для финишной проходки потребуется насадка с самыми мелкими зернами. Менять их нужно в определенной последовательности от большего размера к меньшему;
• если предстоит зачистка сварного шва после сварки в местах с ограниченным доступом, например, в отверстиях, кромках или полостях, то здесь нужно применять борфрезы. Это специальные приспособления разных форм и размеров, которые устанавливаются в шлифовальную машину.

Механическим способом очень часто проводится обработка сварных швов автомобиля, устраняются образовавшиеся на соединительных спаях шлаки, окалины, оксидная пленка, заусенцы, брызги застывшего металла и другие дефекты, влияющие на качество и прочность стыка.

Когда предстоит покраска сварных швов после сварки, то обязательным этапом перед нанесением лакокрасочных средств считается ликвидация изъянов механическим путем.

Признаки симптома

Признаками ожогов (или «зайчиков») являются:

• ощущение присутствия в глазах инородного тела или песка под веками;
• чувство зуда, жжения и раздражения;
• при легких ожогах – дискомфортные ощущения, схожие с симптомами усталости глаз;
• головные боли, усиливающие при движении глаз;
• появление перед глазами пятен света.

При таких симптомах пострадавшему необходимо оказать первую медицинскую помощь и обратиться к офтальмологу, который определит степень тяжести поражения и назначит соответствующее лечение при необходимости.

Химическая обработка

Зачистка сварочных швов после сварки будет намного эффективнее и качественнее, если механические приспособления совмещать с химическими средствами. В этом плане наиболее популярными и действенными считаются два метода: травление и пассивация.

Травление

Это стадия обработки стыков, выполнять которую нужно перед механической шлифовкой. Выполняется с помощью химических составов, образующих на поверхностях деталей однородные и прочные антикоррозионные покрытия. Кроме этого методом травления удаляются затронутые побежалостью участки, в которых скапливаются побудители ржавления, например, окисленные никель и хром.

Когда очистке подлежат небольшие участки, то растворы наносятся непосредственно на поверхность стыков. Большие по размерам детали со сложной конфигурацией помещают в емкости, заполненные травильным раствором. В зависимости от типа металла время химического воздействия определяется индивидуально.

Пассивация

Это зачистка швов после сварки посредством обработки металлических поверхностей специальными составами, образующими пассивную к коррозионным образованиям защитную пленку. Химический процесс происходит следующим образом. При взаимодействии с металлической поверхностью оксиданты мягкого действия удаляют с нее свободный металл, образуя при этом защитную пленку.

После завершения процесса обязательно нужно смыть водой используемые реагенты. Поскольку после такой смывки в воде содержится множество тяжелых металлов и кислот, поэтому с целью предотвращения негативного воздействия на окружающую среду отработанную жидкость необходимо утилизировать.

Чтобы правильной и безопасной была химическая зачистка сварных швов после сварки нормы предусматривают нейтрализацию кислот специальными щелочными соединениями, после чего раствор следует профильтровать и утилизировать согласно требований природного законодательства.

Возможные последствия

При серьезных ожогах от сварки и отсутствии адекватного лечения и первой помощи возможно развитие следующих осложнений:

• нарушение формы хрусталика и роговой оболочки, что приводит к астигматизму;
• необратимые помутнения роговой оболочки;
• эрозии и изъязвления роговицы;
• снижение остроты зрения;
• при сильных ожогах роговицы – полная потеря зрения.

Особенности обработки нержавейки после сваривания

Изделия из нержавеющей стали используются в разных направлениях жизнедеятельности: в автомобилестроении, в производстве трубопроводов и емкостей под агрессивные жидкости, и многих других конструкций. В быту высокой популярностью пользуются выполненные из нержавейки полотенцесушители, стойки, пандусы, перила, кухонные и другие принадлежности.

Довольно часто посредством сваривания элементов из нержавейки мастера в бытовых условиях изготавливают все возможные конструкции. Но чтобы добиться максимальной прочности стыковых соединений и получить долговечные изделия следует знать, как и чем обработать сварной шов от коррозии.

Если этого не сделать, то в местах спая довольно быстро образуются окалины, которые со временем будут только увеличиваться, провоцируя разрушение стыков.

Механическая шлифовка

Места спая существенно ослабляет возникший при сваривании оксидный слой. Чтобы снять его проводится шлифовка сварных швов, которая также позволяет устранить неровности и некрасивые цветовые переходы.

Осуществляется шлифовка с помощью болгарки, оснащаемой специальными шлифовальными кругами. Но прежде чем зачищать сварные швы следует понимать, что далеко не все круги подойдут для таких работ.

Чтобы на изделии не оставались темные перегретые участки и грубые борозды от абразива, то лучше применять лепестковые круги. Сам процесс очистки будет более продолжительным, но эффект получится намного лучше.

Полировка

Важным этапом обработки стыков на нержавеющей стали является полировка. Она необходима для придания поверхностям окончательного блеска, ровности и устойчивости к агрессивным внешним воздействиям.

Как выполняется процесс и чем зачистить сварочный шов? Сперва места соединений обрабатываются установленным в дрель диском с резиноподобным материалом вулканитом. Это придает спаям необходимой формы и глубины, сам материал оказывает на нержавейку мягкое воздействие.

Далее на отшлифованные участки наносится полировочная паста, например, алмазный состав или обычная смесь ГОИ. Войлочным кругом паста распределяется по всей поверхности. При необходимости отполировать угловые соединения лучше использовать маленькие круги.

После обработки на поверхностях отсутствуют матовые пятна, она получается блестящей и зеркальной.

Другие критерии классификации сварных соединений

Кроме способа соединения деталей швы различаются по другим параметрам:

• по форме шва различают выпуклые и плоские швы,
• по протяженности бывают сплошные и прерывистые швы,
• по положению свариваемых поверхностей в пространстве бывают горизонтальные, вертикальные, потолочные и нижние швы и другие классификации.

Перед началом работ важно определить вид сварочного шва по всем параметрам. Это поможет подобрать оптимальную технику выполнения сварки в каждом конкретном случае. Например, сварка углового соединения в вертикальном положении потребует более тщательной подготовки, чем сварка стыкового шва в нижнем положении.

Способы обработки сварочных швов на автомобиле

На сегодняшний день одной из самых эффективных и простых способов скрепления металлических элементов является сварка. Технология активно используется также при кузовном ремонте автомобилей.

Срок службы кузова нельзя назвать вечным. Уже после 10-15 лет эксплуатации на кузове появляются трещины, коррозионные образования и другие дефекты. Также ремонт является неизбежным после ДТП.

Многие автовладельцы в стремлении уменьшить затраты на ремонт решают самостоятельно провести сварочные работы. При этом далеко не все знают, чем обработать сварочные швы на авто.

Сварной шов сам по себе считается слабым местом, поэтому нуждается в дополнительной защите от преждевременного разрушения. Возможны разные варианты и средства, чем обработать сварные швы автомобиля:

• если сваривание выполняется в легкодоступном месте, то на готовый шов можно нанести шовный автомобильный герметик. Покрывать лучше несколькими слоями поочередно, разравнивая смесь шпателем;
• при нахождении спая на труднодоступной внутренней поверхности для обработки подойдут пневматические распылители консервантов. Это устройства, состоящие из пластиковой длинной трубки, бачка для заливки в него раствора-консерванта и пневматического компрессора.

Это самые простые методы для защиты соединительных стыков. Для подготовки поверхностей под покраску и предотвращения коррозионных процессов используются также другие методики — механическая шлифовка, химическое протравливание и нейтрализация. От качества сварочного процесса и правильности обработки спаев напрямую зависит будет ли гнить сварной шов под краской.

Правила качественной сварки и обработки швов

Если разобраться, то особой сложности сварка и обработка шовных соединений при кузовном ремонте не представляет. Здесь важно только соблюдать технологию сваривания и порядок зачистки полученных спаев:

• приваривать металл лучше точечной техникой, длина швов при которой составляет около одного сантиметра. Если расплавленный металл очень разбрызгивается, значит поверхность деталей некачественно была очищена перед сваркой. Чтобы избежать перегрева при выполнении больших по протяжности швов следует сваривать участки с разных сторон попеременно;
• когда спай выполнен и остыл его необходимо зачистить используя проволочную щетку или болгарку с грамотно подобранными насадками. На этом этапе со стыка удаляются неровности, заусины, бугорки от застывших разбрызгиваний металла и другие дефекты;
• следующий этап — нанесение эпоксидных грунтовочных составов. Это необходимо для того, чтобы предотвратить окисление металлических поверхностей. Эпоксидные смеси имеют достаточно структуру и обеспечивают надежное защитное покрытие от попадания на металл влаги и воздуха. Если на спае есть следы ржавчины, то дополнительно его следует обработать кислотным грунтом.

Нанесенный грунт должен хорошенько просохнуть, поэтому нужно выждать как минимум сутки. После высыхания можно слегка прошкурить поверхность для придания ей шероховатости, используя шкурку 120-го или 240-го номера. Дальнейшие действия — нанесение шпаклевки и покраска.

Обратите внимание! Грунт должен высыхать естественным путем, нельзя ускорять процесс с применением фена. Таким образом только верхний слой просушится, образуя корочку, под которой ничего уже не высохнет.

Гели и кислоты

Чтобы ликвидировать возникшие при сварке цветовые переходы и оксидные отложения применяется кислотная обработка металла гелями и кислотами. Происходит процедура в следующем порядке:

• сварное изделие охлаждается до температуры 50°С;
• шовные соединения тщательно очищаются от окалин и загрязнений металлической щеткой;
• предварительно подготовленный состав наносится на спай и выдерживается в течение 30 минут;
• химикаты тщательно смываются большим количеством воды.

Некоторым из химических веществ характерна повышенная пожароопасность, поэтому необходимо строгое соблюдение техники безопасности.

Возможна также термообработка сварочных швов, но такая технология как правило используется в профессиональных автосервисах и с применением специализированного оборудования.

Использование глазных капель

При первых трех степенях электрофтальмии для лечения могут быть назначены офтальмологические растворы для закапывания:

• сосудосуживающие и противовоспалительные препараты визоптин и визин, которые закапываются трижды в день, но не дольше трех суток;
• противовоспалительные средства индометацин и нимесил – такие средства способствуют снятию болевого синдрома и уменьшают воспаления;
• антибиотические капли (тобрамицин, гентамицин), способствующие обеззараживанию и усиливающие регенерационные свойства пораженных тканей (в течение недели такие капли используют шесть раз в сутки по одной капле в каждый глаз);
• анестетики (тетракаин, лидокаин), которые быстро снимают болевые ощущения и раздражения.

Такие препараты может назначить только специалист после осмотра глаз пострадавшего и оценки степени тяжести ожогов.

Технология нанесения герметика

Использование герметика для автомобиля выделяется определёнными требованиями. Необходимо знать нижеописанные правила работы:

• Сначала основание требуется зачистить от всех типов загрязнений, в том числе удаляется ржавчина, обезжиривают основание;
• Чтобы увеличить степень сцепляемости, проводится зачистка красным скотч брайтом;
• Наносится грунтовочный раствор для металлических поверхностей, когда подобный этап указан в инструкции к герметику;
• Подготовить состав, туба ставится в пистолет, лента открывается, либо готовится кисточка или шпатель для нанесения средства;
• Распределяется средство с одинаковой скоростью и желательно за один заход, чтобы шов вышел оптимально ровным.

Лишняя часть слоя убирается с помощью шпателя либо просто пальцем в перчатке сразу же. Если слой отличается излишней липкостью, то сбрызгивание водой уменьшит проблему. Покраска слоя может проводиться через указанное на упаковке время.

Распределяется средство с одинаковой скоростью и желательно за один заход, чтобы шов вышел оптимально ровным.