После сварки термообработка: Обработка сварного шва после сварки: термическая, механическая, антикоррозийная

alexxlab | 25.12.2019 | 0 | Разное

Содержание

Обработка сварного шва после сварки: термическая, механическая, антикоррозийная

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 шваОбработка 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.

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 шваТермическая обработка сварного шва

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 трубопроводеПроцесс термообработки швов на трубопроводе

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 печьСамодельная муфельная печь

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.
Индукционный отпуск сварного шваИндукционный отпуск сварного шва
Индукционный отпуск сварного шва
Подготовка труб к нормализации сварного шваПодготовка труб к нормализации сварного шва
Подготовка 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.

ПирометрПирометр

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 шваМеханическая обработка сварного шва

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 сварного шва

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.

Термообработка сварных швов и соединений

Для создания крупных магистральных трубопроводов используют коллекторы с большим внутренним диаметром. Это применяется в теплосетях и системах водоснабжения. Из-за большого веса проходящей жидкости возрастает и давление на стенки коммуникации. Поэтому последние выполняются из материалов достаточной толщины, чтобы выдерживать большие нагрузки. Но это создает новую проблему — сложно качественно сварить стороны с такой толщиной, обеспечив длительную последующую эксплуатацию. При такой массе изделия прогрев достигает сравнительно небольшой зоны, что приводит к ряду физических процессов, неблагоприятно сказывающихся на дальнейшем использовании материала. Для решения этой проблемы разработана и применяется термообработка сварных соединений. Что это такое? В каких случаях необходима термообработка после сварки? Каким оборудованием и как выполняется процесс?

image_news_6961-1024x1024

Суть и предназначение процесса

Сварочный шов создается электрической дугой и присадочным материалом с электрода при температуре от 1500 до 5000 градусов. Это приводит к нескольким негативным явлениям на толстом металле. А именно:

  • Непосредственно в месте соединения основного и присадочного материалов происходит значительный перегрев. Это содействует кристаллизации металла с крупной зернистой структурой, что снижает его пластичность. Выгорание марганца и кремния тоже подвергает эту область преобразованию в жесткий участок, плохо взаимодействующий, при естественных расширениях, со всей конструкцией.
  • Немного дальше от шва образуется зона закалки. Она испытывает значительный, но меньший перегрев, чем предыдущий участок, поэтому в ней происходит закаливание некоторых элементов. Этот участок характеризуется включениями с высокой твердостью и сниженной пластичностью. Ухудшаются показатели металла и по ударной вязкости.
  • На удаленном расстоянии от шва появляется зона разупрочнения. Благодаря непродолжительному воздействию умеренной температуры от электрической дуги, данный участок сохраняет высокую пластичность, но снижаются характеристики по прочности.

Общим дефектом после сварки являются остаточные напряжения в металле, которые способны деформировать изделие. Из-за этого возникают трудности при монтаже объемных конструкций, где требуется точность при стыковке новых узлов. Остаточное напряжение вызывает и последующее образование трещин, что недопустимо для швов трубопроводов. В сочетании с высокой температурой, это способствует снижению коррозионной устойчивости, циклической прочности, и способности сопротивляться хрупким разрушениям в условиях холода.

Термообработка сварных швов выполняется при температуре от 700 до 1000 градусов. Это позволяет устранить последствия неравномерного прогрева при дуговой сварке на толстых металлах, чем повышает надежность будущих коллекторов и магистралей трубопроводов. Труба и наложенный шов приобретают более похожую структуру, и лучше взаимодействуют во время естественных физических процессов (расширения и сужения материалов, воздействия влаги и т.д.).

Термообработка сварных соединений трубопроводов происходит в три этапа:

  • нагрев околошовной зоны или всего изделия одним из нескольких видов оборудование;
  • выдержка материала на заданной температуре в течении определенного времени;
  • последующее планомерное охлаждение до нормальных температур.

Это нейтрализует остаточные явления от сварки, выравнивая структуру металла, и снимая напряжение в металле, способствующее деформации. Процесс может выполняться несколькими способами, а технология разнится в зависимости от типа и толщины металла. Не все сварные соединения необходимо подвергать термообработке, но в некоторых случаях она является обязательной.

Что и когда подвергается термической обработке

Нейтрализации остаточных явлений от электродуговой сварки необходимо подвергать все трубопроводы диаметром от 108 мм, имеющими стенку 10 мм и более. Для этого используют индукционный нагрев изделия током с частотой 50 Гц. Термообработка способна воздействовать на металл трубы со стенкой 45-60 мм, для чего применяют гибкие электронагревательные проволоки или муфельные печи. Если толщина стенки конструкции не более 25 мм, то можно использовать газопламенный способ нагрева. Во всех случаях важен фактор равномерности распределения температуры во все стороны от сварочного соединения.

Стыки, выполненные с применением труб из стали 12XIMФ и ее разновидности 15XIMIФ, имеющие толщину стенки магистрали 45 мм должны подвергаться термической обработке сразу после окончания сварочных работ. Охлаждение материала не должно допускаться до температуры 300 градусов. Стыки из аналогичных сталей на трубах с диаметром 600 мм, при стенке 25 мм, обрабатываются в этот же временной период. В случае невозможности выполнить процесс, соединение необходимо укрыть слоем теплоизоляции 15 мм, а при первой же возможности произвести обработку. Максимальный срок на проведение этих работ составляет трое суток.

Термообработке необходимо подвергать не только кольцевые швы на трубопроводе, но и вваренные отводы, краны, заглушки. Крепление под участок трубы, которое присоединялось посредством сварки, тоже необходимо обработать нагревом.

Режимы процесса

Разные виды стали подвергаются термообработке в конкретный временной промежуток. Влияет на режим и толщина стенки изделия. На хромомолибденовых сталях и их сплавах с ванадием применяется нагрев индукционным способом, с частотой тока в 50 Гц и выше, или радиационным методом по следующим показателям:

Толщина стенки, ммРадиационный способ, минутыИндукционный способ, минуты
До 204025
21-257040
26-3010040
31-3512060
36-4514070
46-6016090
61-80160110
81-100160140

Виды оборудования

Термообработка выполняется несколькими видами средств, выбор которых зависит от толщины свариваемых труб и местной доступности оборудования. Выделяются три основные способа нагрева околошовной зоны.

Индукционный

На рабочем месте устанавливается аппарат, вырабатывающий переменное высокочастотное напряжение. К нему подсоединяется нагревательный элемент, которым служит гибкий провод. Последний наматывают на сварочное соединение, предварительно укутанное асбестом для теплоизоляции. Эту технологию можно применять независимо от положения трубы в пространстве (вертикального или горизонтального).

Намотку провода производят вплотную к изолятору, а между витками оставляют зазор в 25 мм. Таким образом должно быть покрыто по 250 мм участка трубы с каждой стороны шва. После правильного наложения витков аппарат включается на время, предназначенное для конкретной толщины стенки трубопровода. Напряжение, проходя через витки провода, создает индукцию и разогревает изделие. Похожим способом выполняется и накладка цельных поясов, содержащих внутри себя ряд проводов, которые сразу покрывают нужную ширину трубы.

Радиационный

Вторым распространенным способом термической обработки сварных соединений является радиационный метод. Здесь тепловой эффект исходит от специальных нихромовых проводов, по которым идет напряжение, и околошовную зону греет непосредственно тепло от провода, а не индукция тока, как в первом способе. Тэн укладывают на основу из теплоизоляции.

Газопламенный

Самым дешевым способом выполнить термическую обработку сварного шва является пламя от горения смеси ацетилена и кислорода. Это подходит для труб с диаметром не более100 мм. На горелку устанавливается мундштук с крупным отверстием. Для равномерности подачи тепла от пламени на сопло одевается асбестовая воронка, распределяющая пламя по ширине в 250 мм. Правильный нагрев производится одновременно двумя горелками, работающими с каждой стороны.

Виды термообработки

Тепловое воздействие на сварочное соединение и прилегающую зону может выполняться по разной технологии для достижения определенных целей. Вот основные процессы и их влияние на изделие:

  • Термический отдых. Трубопровод подвергают нагреву до 300 градусов с удержание этой температуры до 120 минут. Это действие способствует снижению содержания водорода в шве, и частичному снятию остаточного напряжения. Метод применяется на особо толстостенных изделиях, где невозможно выполнить другие техники термообработки.
  • Высокий отпуск. Трубу и сварной шов нагревают до температуры 600-700 градусов. Выдержка происходит в течении 1-3 часов в зависимости от толщины стенки. Вследствие чего остаточное напряжение снижается до 90%. В низколегированных сталях разрушается закалочная структура, а карбиды становятся крупнее. Это приводит к повышению пластичности и ударной вязкости. Чаще всего этот вид термообработки применяют на сталях перлитного класса.
  • Нормализация. Шов и трубу нагревают до 800 градусов, но на короткое время (выдержка от 20 до 40 минут). Это частично убирает напряжение в металле, но главным образом придает однородность и мелкозернистую структуру, что улучшает механические свойства. Такая технология используется на тонкостенных трубах небольшого диаметра.
  • Аустенизация. Разогрев материала до 1100 градусов с длительным удержанием температуры (около двух часов) и последующим остыванием на воздухе. Реализуется на высоколегированных сталях для снижения остаточного напряжения и повышения пластичности.
  • Стабилизирующий отжиг. Трубопровод с наложенным швом разогревают до 970 градусов с выдержкой до 180 минут. Охлаждение выполняется естественным образом на воздухе. Метод предупреждает возникновение межкристаллической коррозии на высоколегированных сталях.

Применение термообработки на трубопроводах из различных металлов значительно продлевает их срок эксплуатации. Для успешного использования метода важно правильно подбирать температуру, время выдержки и способ нагрева.

Поделись с друзьями

0

0

0

0

Термообработка сварных соединений: виды и технология проведения

При сварке структура металла шва и прилегающей зоны под действием высокой температуры изменяется. Это может привести к преждевременному разрушению деталей. Для устранения негативных последствий сильного нагрева после наложения швов выполняют термообработку сварных соединений.

Термообработка сварных соединений

Для чего нужна термообработка

При сварке в зоне нагрева происходят негативные изменения кристаллической решетки и свойств металла:

  1. Из-за перегрева в месте горения дуги структура становится крупнозернистой, что приводит к снижению пластичности. Процесс сопровождается выгоранием марганца и кремния, что также способствует преобразованию структуры. После остывания шов становится жестким, склонным к образованию трещин при изменении нагрузки во время эксплуатации. Например, к сварным соединениям технологических трубопроводов прилагаются дополнительные воздействия, возникающие при температурном расширении/сжатии.
  2. В зоне возле сварного соединения металл нагревается до температуры достаточной для закалки. Поэтому происходит снижение пластичности и стойкости к ударным нагрузкам.
  3. На более удаленных участках с умеренным нагревом происходит разупрочнение металла, но пластичность остается на прежнем уровне.
  4. Из-за неравномерности нагрева происходит образование внутренних напряжений, приводящих к деформации деталей с образованием трещин.

После проведения термообработки сварных швов и прилегающих участков восстанавливается структура и характеристики металла по прочности, пластичности, коррозионной стойкости. Термическую обработку сварных соединений для снятия напряжений в обязательном порядке выполняют при монтаже объемных конструкций из тонкостенного металла.

Термообработка защищает сварной шов от коррозии и улучшает механические свойства.

Особенности проведения

Термообработку выполняют поэтапно:

  • нагревают только шов или вместе с участками возле него;
  • поддерживают температуру в течение определенного времени;
  • планомерно охлаждают до температуры окружающей среды.
Температура термообработки зависит от выполняемых задач

Температура термообработки зависит от выполняемых задач

В зависимости от решаемых задач термообработку после сварки выполняют при температуре от 600 до 1100⁰C. Разработано несколько методов обработки с разными графиками нагревания, временем выдерживания, охлаждения. Способ и оборудование выбирают в зависимости от марки металла, толщины и конфигурации деталей.

Термообработке должны подвергаться сварные швы трубопроводов большой протяженности, соединения на грузоподъемных механизмах, сосуды и емкости, работающие под давлением. Процедуру нельзя откладывать на срок больше трех суток. Для повышения стойкости к коррозии термообработку проводят сразу после завершения сварки.

Из достоинств отмечают:

  • увеличение надежности и долговечности сварных соединений;
  • возможность улучшения нужных параметров.

К недостаткам термообработки относят:

  1. Невозможность исправления брака при нарушении технологии термообработки. Соединение придется заново переваривать.
  2. Большую цену и габариты оборудования.
  3. Для выполнения термообработки нужен квалифицированный персонал.
  4. Повышенный расход энергоресурсов.

Продолжительность процесса

Длительность термической обработки сварных соединений зависит от вида и толщины металла. Хромомолибденовые марки стали и ее сплавы с включением ванадия нагревают радиационным или индукционным способом. Длительность процесса определяют по таблице:

Толщина,
см
Радиационный,
минуты
Индукционный,
минуты
До 2.04025
2.1 — 2.57040
2.6 — 3.010040
3.1 — 3.512060
3.6 — 4.514070
4.6 — 6.016090
6.1 — 8.0160110
8.1 — 101600140

Перед нагревом сварной шов очищают от шлака. Индукционным способом процедура выполняется быстрее, но расход электроэнергии больше.

Процесс нагрева при темрической обработке

Процесс нагрева при темрической обработке

Важно!

Длительность термической обработки сварных соединений зависит от вида и толщины металла.

Применяемое оборудование

Для термической обработки сварных швов применяют следующие виды оборудования:

  1. Индукционное. Принцип работы основан на нагреве металла вихревыми токами, создаваемыми индукционной катушкой (индуктором), подключенной к высокочастотному генератору. Нагреваемый участок предварительно накрывают асбестом. Поверх него гибким проводом наматывают витки катушки с шагом 2,5 см на расстоянии 25 см по обе стороны от стыка. В качестве индуктора также используют накладки с расположенными внутри проводами. Технология обеспечивает быстрый, равномерный нагрев участка соединения независимо от положения деталей.
  2. Радиационное. Нагрев осуществляется теплом от проводов из нихрома, по которым проходит электроток. Гибкие нагревательные элементы удобны для обработки соединений сложной формы. Радиационное оборудование эффективней индукционного при работе с металлами с низкими электромагнитными характеристиками.
  3. Газовое выгодно для применения, так как не нуждается в электроэнергии. Однако на нагрев уходит много времени. Поэтому оборудование используют на небольших конструкциях. Для обеспечения равномерного прогрева соединения работу выполняют двумя многопламенными ацетиленовыми горелками одновременно с обеих сторон.
  4. Для работы с деталями небольшого размера применяют муфельные печи. Их также используют на трубопроводах малого диаметра.

Виды термической обработки

Способ термообработки сварного шва выбирают в зависимости от поставленной цели:

  1. После термического отдыха уменьшается остаточное напряжение и количество водорода внутри шва. Процесс проводят при температуре до 300⁰C с выдержкой в течение 1,5 — 2 часов. Этим способом обрабатывают сварные соединения на толстостенных конструкциях, когда нет возможности применить другие виды.
  2. Отпуском за счет разрушения закалочных структур добиваются уменьшения напряжения на 90%, увеличения пластичности и стойкости к ударным нагрузкам. Нагрев до 600 — 700⁰C, выдержка до 3 часов. Метод применяют на перлитных сталях.
  3. Нормализацию выполняют при 800⁰C с выдержкой 20 — 40 минут на тонкостенных деталях. После завершения процесса структура становится мелкозернистой и однородной.
  4. Аустенизацию проводят на высоколегированных видах стали для снятия напряжений и восстановления пластичности. Нагрев до 1100⁰C, двухчасовая выдержка с последующим естественным охлаждением.
  5. Для отжига после сварки термообработку выполнят при 970⁰C с выдержкой в течение 3 часов и остыванием в естественных условиях. Используют при работе с высоколегированными сталями для улучшения стойкости к коррозии.

Температуру контролируют по изменению цвета меток, нанесенных на поверхность деталей термокарандашом или термокраской. Однако точность измерения этим способом невысока, поэтому чаще пользуются пирометрами и тепловизорами. Они могут быть ручными или встроенными в системы автоматического поддержания температуры на заданном уровне.

Если к качеству сварных соединений предъявляются высокие требования, выполнение термообработки обязательно. После ее проведения на швах не появятся трещины, разломы, коррозия. При использовании современного оборудования термообработка не займет много времени.

Как выполняется термообработка сварных соединений

Помимо подготовительных действий, рабочего процесса и контроля качества существуют дополнительные этапы, которые просто обязательны в условиях крупномасштабного производства. Существуют отрасли, где качество сварных швов играет очень большую роль, и каждая ошибка может стоит дорого. На первый план выходит защита сварных швов от коррозии. Также нужно защитить сварочный шов от преждевременного разрушения.

термообработка труб

Чтобы достичь наилучшего качества составляются подробные чертежи, подбираются оптимальные комплектующие и работа поручается настоящим профессионалам. Но есть еще один действенный способ — обработка сварного соединения. Существует несколько типов обработки, в этой статье мы поговорим о термической.

Содержание статьи

Общая информация

Термическая обработка сварных соединений — это метод обработки швов, основанный на применении высоких температур. Благодаря термообработке осуществляется защита сварных швов от коррозии, снижается вероятность появления трещин, улучшаются механические свойства шва, повышается жароустойчивость. Этот метод можно сравнить с обжигом глины, которая приобретает особые свойства благодаря высоким температурам.

Термообработке подвергается только сварной шов или также прилегающая к нему область. Сварное соединение нагревается до определенной температуры и выдерживается в нагретом состоянии определенное количество времени, затем охлаждается. Для процесса обработки используется специальная установка для термообработки сварных швов или отдельные приспособления, о которых мы поговорим позже.

термообработка шваФото взято с сайта rem-teh.ru

Существует несколько методов термообработки. Все они отличаются температурой, используемой для нагрева шва. Температура нагрева может быть от 650 до 1125 градусов по Цельсию, выбирается в зависимости от типа стали и свойств, которые должна получить сталь. Детали могут прогревать от 1 до 5 часов. Затем металл охлаждается естественным путем, без применения дополнительных методов.

В результате улучшается пластичность и ударная вязкость сварного соединения, улучшаются механические свойства, снижается остаточное напряжение от сварки. Зачастую необходима термообработка сварных соединений технологических трубопроводов. Поскольку именно трубы формируют важнейшие узлы. Они должны быть прочными и долговечными.

Методы нагрева швов

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

индукционная термообработка

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

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

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

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

иаблица термообработка

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

Технология термообработки

При проведении термической обработки учитывается длина шва, соблюдается равномерность прогрева соединения и прилегающих областей, выбирается подходящая скорость и температура нагрева, устанавливается время продолжительности нагрева (также называется выдержкой) и устанавливается скорость охлаждения.

Термообработка сварных швов трубопроводов начинается с того, что шов изолируют с помощью теплоизоляционного материала. Например, при применении газопламенной горелки шов обматывается слоем листового асбеста толщиной 2-3 сантиметра. Только затем происходит монтаж самой горелки. Тот же принцип и при сварке индукционными приспособлениями или нагревательными элементами.

Чтобы сварные швы не теряли тепло изоляционные материалы должны быть прочными и теплостойкими одновременно. При этом они должны иметь малый вес, легко изгибаться. В таблице ниже описаны основные теплоизоляционные материалы, применяемые при термообработке. Также указана из температурная область.

термообработка шва таблица

Обработка сварного шва доверяется только специалистам. Специалист проходит предварительное обучение и только после этого приступает к работе. При этом процессом должен руководить старший мастер. Специалист обязан не только правильно подобрать и установить нагревательное оборудование, но еще и проверить, насколько хорошо слесари подготовили металл.Термообработка сварных швов трубопроводов не начнется без тщательной подготовки.

После обработки можно осуществить термоотдых. Пусть деталь остынет. Затем производится шлифовка сварных швов болгаркой. Зачистка сварного шва после сварки необходима для удаления ненужных включений, образовавшихся при сварке. Например, шлака.

Вместо заключения

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

[Всего: 1   Средний:  5/5]

Термообработка сварных швов: технология, оборудование

При крупномасштабном изготовлении металлических конструкций и соединении трубопроводов проводится дополнительная обработка, про которую забывают начинающие сварщики. К одному из таких технологических процессов относится термообработка сварных швов. Оно позволяет улучшить характеристики готового крепления, продлить срок его эксплуатации.

Термообработка швовТермообработка сварных швов

Суть и назначение процесса

Термообработка после сварки нужна для того чтобы улучшить ухудшившиеся характеристики материала при скреплении. К ним относятся:

  1. Изменение параметров металла из-за перегрева. При использовании сварочного оборудования детали нагреваются до 5000 градусов. Появляются крупные зёрна металла, что приводит к ухудшению показателя пластичности.
  2. Вокруг готового шва образуется место закалки. Эта область не устойчива для ударов.
  3. Удалённые области обладают малым показателем прочности. Связано это с кратковременным сильным нагревом.

Главный недостаток, который образуется на соединенной конструкции после сварки — внутренние напряжения. Это приводит к деформации изделия при эксплуатации. Остаточное напряжение становится причиной разрушения соединений из-за чего трубопроводы, металлоконструкции приходят в негодность.

Тепловая обработка проводится при температуре до 1000 градусов по Цельсию. Состоит технологический процесс из трёх этапов:

  1. С помощью специального оборудования происходит равномерный прогрев в области шва. Это изменяет механические свойства материала.
  2. Сохранение рабочей температуры на определённый промежуток времени. Длительность зависит от того, насколько нужно изменить свойства и структуру материала.
  3. Последним этапом является охлаждение. Температура должна опускаться равномерно, чтобы добиться повышения пластичности и ударной вязкости.

Термообработка после сварки позволяет снять остаточные напряжения, выровнять металлическую структуру, избавиться от крупных зёрен.

Виды термообработки

Термообработка сварных соединений может проводиться несколькими способами. К наиболее эффективным относятся:

  1. Нагревание деталей до сваривания. Применяется при работе с низкоуглеродистыми сталями. Сварщик нагревает рабочие поверхности до 200 градусов. После сваривания конструкция должна остыть при комнатной температуре.
  2. Отпуск металла. Подразумевает под собой нагрев деталей до критических температур. Заготовки выдерживаются в таком режиме до 5 часов. Затем материал медленно охлаждается.
  3. Термический отдых. Заготовки разогреваются до 300 градусов. При такой температуре они выдерживается до трех часов. Постепенно остаточные нагрузки исчезают, шов становится прочнее.
  4. Нормализация. Проводится для уменьшения крупных зёрен структуры материала, увеличения показателей прочности.
  5. Аустенизация. Перед сваркой детали разогревают до 1100 градусов. Выдержка при такой температуре составляет 90 минут. Процесс охлаждения происходит на свежем воздухе. Механические свойства улучшаются, остаточное напряжение исчезает.
  6. Стабилизирующий отжиг. Готовый шов нагревают до 800 градусов. На протяжении трех часов температура поддерживается на одном уровне. Снижается риск образования ржавчины.

Метод термической обработки зависит от используемого материала.

Нагревательные элементыПрименение нагревательных элементов

Виды оборудования

Для проведения термической обработки используют определённое оборудование. Его выбор зависит от металла, толщины заготовок, возможностей сварщика. К нему относятся:

  1. Индукционные установки. Представляют собой аппараты, которые вырабатывают высокочастотное напряжение. Дополнительно на установке закрепляется нагревательный провод. Его другой конец обматывается вокруг шва. Важно оставлять между витками по 2,5 см.
  2. Радиационное оборудование. Для разогревания области вокруг креплений и самого соединения используются нихромовые провода. На них подаётся напряжение, которое способствует нагреванию рабочей поверхности.
  3. Газопламенное оборудование. Простой способ нагрева рабочих поверхностей. Для этого применяются газовые горелки, к которым подключается ацетилен, кислород. Чтобы увеличить зону прогрева, на горелку закрепляется широкий мундштук.

Прежде чем начинать использовать то или иное оборудование нужно изучить особенности работы с ним. Применение нагревательных машин требует определённых навыков.

Технология термообработки

Помимо изучения технологии сварки, нужно знать способы обработки швов. Этапы проведения термической обработки зависят от выбранного оборудования, используемого для соединения материала, его толщины. Сварщику необходимо равномерно прогреть область соединения.

Пошаговая термическая обработка соединений

Термическая обработка сварных швов должна происходить в определённой последовательности. Проведение работ:

  1. Нагреваемое место покрывается теплоизолирующим материалом.
  2. Сверху закрепляются нихромовые провода, через которые будет идти ток.
  3. С помощью напряжения задаётся температура нагрева.

Нагревательные элементы снимаются с места соединения. Поверхность освобождается от лишнего материала.

Термообработка сварных швов считается необходимым технологическим процессом для улучшения механических показателей соединённой конструкции. Без дополнительного нагревания остается внутреннее напряжение, которое может привести к разрушению соединения.

термообработка, механическая и химическая, зачистка

Самым быстрым, надежным и экономичным способом создания высокопрочных неразъемных соединений металлов считается сварка. Но для безопасной и долговечной эксплуатации металлоконструкций сварные швы должны обладать достаточной прочностью, устойчивостью к влажности и ржавлению.

Металл при проведении сварочных работ нагревается до температуры плавления, вследствие чего в нем возникают внутренние напряжения. Наряду с этим сверху на соединительном стыке остается шлак, подлежащий устранению. Обеспечить снятие напряжений, удаление шлаковых образований и повышения прочности призвана обработка сварного шва.

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;Фото: обработка сварного шва
  • 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.

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.

Вид обработкиОсобенности процесса
Предварительный нагревМеталл прогревается до температуры 150-200 градусов. Используется при состыковке деталей из низкоуглеродистой стали перед проведением сварочных работ и непосредственно во время сваривания
Высокий отпускВ зависимости от типа стали температура нагревания составляет 650-750°С. После достижения нужных температурных показателей в течение 5 часов режим поддерживается на одном уровне. После обработки в разы увеличивается эластичность шовного соединения, повышается устойчивость к внешним нагрузкам, до 80% понижается напряжение
НормализацияТакой тип обрабатывания выполняется при температуре, начиная от 950° и выше. При нагреве до нужных показателей происходит выдержка, после чего в условиях окружающей среды изделие охлаждается. Применяется методика для изделий из низколегированных и углеродистых марок стали. После проведения процедуры понижается напряжение, уменьшается зернистость материала, повышается прочность стыка
АустенизацияОснован метод на закалке стыковочного шва посредством разогрева его до 1070° и больше. Прогревать место соединения необходимо в течение часа, после чего оно быстро охлаждается искусственным путем. Данным способом выполняется термообработка сварных швов трубопроводов и других изделий из аустенитных сталей с целью повышения эластичности спая
СтабилизацияПри таком типе отжига намного ниже температура в сравнении с аустенизацией и время выдержки металла тоже менее продолжительное
Термический отдыхПрогревание до 250-300°С подразумевает термоотдых сварных соединений, когда он выполняется в шве уменьшаются напряжение и уровень диффузного водорода

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;Фото: индукционный метод обработки сварного шва
  • 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.

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.

Фото: механическая обработка сварного шва

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.

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.

Фото: обработка стыков методом травления

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.

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.

Фото: полировка сварных стыков

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.

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.

Фото: обработка сварных швов на автомобилях

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.

Фото: обработка стыков и полировка

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.

Интересное видео

Термообработка при сварке металла | Сварка своими руками

Печь для термообработки

Термическая обработка (ТО) – процесс нагрева металлических изделий до критической точки по превышению которой меняется микроструктура и характеристики металла; выдержка и последующее резкое или медленное охлаждение.
Часто задают вопрос, можно ли варить термообработанную сталь? Термообработка не влияет на свариваемость. Можно варить как закаленную, так и «сырую» сталь, либо отоженную сталь.
ТО допускается до, во время и после проведения сварочных работ.

Часто используемые виды термообработки для стали

Отжиг – снимает напряжения, улучшает пластичность, формирует мелкое зерно. Температура (650±10) оС. Время выдержки рассчитывается в зависимости от максимальной толщины детали и усредненно составляет 2,5 мин. На 1 мм толщины. При отжиге детали всегда охлаждаются вместе с печью.
При полном отжиге детали нагревают до 800-900 оС. Происходит рекристаллизация и упрочнение сварного шва. Время выдержки и условия охлаждения, как и в предыдущем случае.
Данные приведенные здесь являются ознакомительными, точные данные можно почерпнуть из справочника.
Нормализация – процесс очень похожий на отжиг, с одним только отличием – охлаждение делают на воздухе (самоотпуск).
Отдых проводится на низких температурах 200 … 300 оС в течении 2…3 ч. Такая процедура понижает содержание диффузионного водорода и снижает величину внутреннего напряжения.
Все виды ТО проводят в печах с нагревом электросопротивлением в воздушной атмосфере.

Термообработка алюминия

Предварительный подогрев алюминия необходим в следствии его высокой теплопроводности. Образование нормальной сварочной ванны и формирование сварного шва будет затруднено из-за недостатка температуры, которую постоянно «отнимает» тело алюминиевого сплава. Если речь идет о деталях небольших размеров, отсутствие подогрева не будет катастрофичным, но когда имеешь дело, например, с подваркой дефектов крупного литейного корпуса, тогда трудности станут очевидны даже человеку, не посвященному в тонкости сварочного искусства. Подогревать можно как все изделие целиком, так и выполнять местный (локальный подогрев) подвариваемого места ацетилено-кислородными, пропановыми и другими горелками. Так же, возможен подогрев непосредственно во время выполнения сварочной операции при условии, что это осуществимо технически.
Предварительный подогрев применяется так же для некоторых видов сталей, склонных к трещинообразованию (например, 30ХГСА).
Послесварочная термообработка для алюминия представляет собой закалку + старение. Правда подобная ТО чревата большими короблениями. Если ремонтируемые изделия имеют уже готовые чертежные размеры, проведение такой процедуры становится невозможной. В таком случае придется обойтись совсем без ТО, либо применить полумеры: нагрев до температуры старения и выдержка в течение определенного времени (режим подбирается исходя из марки алюминиевого сплава). На что влияет подобная мера вопрос спорный, но это лучше, чем вообще ничего не предпринимать.
Если после сварки нужно повысить пластичность и снизить твердость, целесообразно выполнить неполный или полный отжиг.
Так же нужно понимать, что если вы варите термообработанный алюминий, шов даже при последующей полной ТО, будет мягкий (существенно отличаться от твердости основного металла). Пишите в комментариях, если есть присадочные прутки, которые могут испытывать полиморфные превращения.

Термическая обработка после сварки (PWHT)

Сварка является неотъемлемой частью эксплуатации и обслуживания активов в нефтяной (добывающая, средняя, ​​переработка) и химической промышленности. Хотя он имеет множество полезных применений, сварочный процесс может непреднамеренно ослабить оборудование, создавая остаточные напряжения в материале, что приведет к ухудшению свойств материала.

Чтобы гарантировать сохранение прочности материала детали после сварки, регулярно выполняется процесс, известный как Термическая обработка после сварки (PWHT) .PWHT может использоваться для снижения остаточных напряжений, как метод контроля твердости или даже для повышения прочности материала.

Если PWHT выполняется неправильно или полностью игнорируется, остаточные напряжения могут в сочетании с нагрузочными напряжениями превысить конструктивные ограничения материала. Это может привести к сбоям сварного шва, более высокому потенциалу трещинообразования и повышенной подверженности хрупкому разрушению .

PWHT включает в себя множество различных типов потенциальных обработок; два наиболее распространенных типа - последующий нагрев и снятие напряжения:

  • Пост Отопление:
    • Водородное растрескивание (HIC) часто возникает, когда во время сварки в материал проникает высокий уровень водорода из окружающей среды.Нагревая материал после сварки, можно рассеивать водород из зоны сварки, предотвращая таким образом HIC. Этот процесс известен как последующий нагрев и должен начинаться сразу после завершения сварки. Вместо того, чтобы дать возможность остыть, материал необходимо нагреть до определенной температуры в зависимости от типа и толщины материала. При этой температуре его следует выдержать в течение нескольких часов в зависимости от толщины материала.
  • Снятие стресса:
    • К моменту завершения сварочный процесс может вызвать большое количество остаточных напряжений в материале, что может привести к повышенному потенциалу коррозии под напряжением и образования трещин, вызванных водородом.PWHT может использоваться для снятия этих остаточных напряжений и снижения этого потенциала. Этот процесс включает нагрев материала до определенной температуры с последующим его постепенным охлаждением.

Следует ли подвергать материал PWHT, зависит от ряда факторов, включая такие факторы, как его система легирования или подвергалась ли он ранее термообработке. Некоторые материалы действительно могут быть повреждены PWHT, в то время как другие почти всегда требуют этого.

Как правило, чем выше содержание углерода в материале, тем больше вероятность того, что после проведения сварочных работ потребуется PWHT.Точно так же, чем выше содержание сплава и толщина поперечного сечения, тем больше вероятность того, что материалу потребуется PWHT.

Ссылки

  1. Фундерберк, Р. Скотт, 1998. «Ключевые концепции: термообработка после сварки». Инновации в сварке Том XV, № 2.
  2. Ахмед Халил, Кришан Дж., 2002. «Термическая обработка после сварки - примеры из практики», Информационный бюллетень BARC, специальный выпуск ко Дню основателя, стр. 111-115.

Это определение неполное? Вы можете помочь, внося свой вклад.

Поделиться в теме

Связанные темы

Зона теплового воздействия (HAZ) Ремонт сварных швов Сварной шов .

О послесварочной термообработке / термообработке для снятия напряжений

Термическая обработка после сварки (PWHT), или, как ее иногда называют, снятие напряжений, представляет собой метод уменьшения и перераспределения остаточных напряжений в материале, возникающих в результате сварки.

Степень релаксации остаточных напряжений зависит от типа и состава материала, температуры PWHT и времени выдержки при этой температуре. Обычно используемое правило для PWHT заключается в том, что соединение следует замачивать при пиковой температуре в течение 1 часа на каждые 25 мм (1 дюйм) толщины, хотя в некоторых случаях будет указано минимальное время замачивания.

Помимо снижения и перераспределения остаточных напряжений во время процесса сварки, термообработка при более высоких температурах допускает некоторые эффекты отпуска, осаждения или старения. Эти металлургические изменения могут снизить твердость сварной конструкции, улучшить пластичность и снизить риски хрупкого разрушения. Однако в некоторых сталях процессы старения / осаждения могут вызвать ухудшение механических свойств стали, и в этом случае следует проконсультироваться со специалистом относительно подходящего времени и температуры для использования.

Необходимость в PWHT зависит от материала и требований к обслуживанию. Другими факторами, влияющими на потребность в PWHT, являются параметры сварки и вероятный механизм отказа. В некоторых стандартах PWHT является обязательной для определенных марок или толщин, но там, где есть возможность, необходимо уравновесить стоимость и возможные неблагоприятные эффекты с возможными преимуществами.

Затраты на электроэнергию обычно значительны из-за высоких температур и длительного времени, но затраты, связанные с задержками по времени, могут быть более важными.Вредные эффекты включают в себя деформацию, охрупчивание при отпуске, чрезмерное размягчение и растрескивание при повторном нагреве, что означает, что контроль скорости нагрева и охлаждения, допуски по температуре выдержки и время выдержки при температуре чрезвычайно важны и должны тщательно контролироваться, чтобы полностью реализовать преимущества процесс.

Закаленная и отпущенная сталь (Q&T) имеет температуру PWHT, ограниченную ниже исходной температуры отпуска стали, поскольку более высокие температуры могут изменить микроструктуру основного материала по сравнению с ожидаемой или необходимой.

См. Дополнительную информацию о материалах и управлении коррозией и о том, как мы можем помочь с PWHT в секторе производства электроэнергии.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о