Захист зварювальних швів від корозії

Захист зварного шва від корозії – ключ до тривалого використання деталі чи металоконструкції.

Причини корозії зварних швів

Поява корозії зварних з'єднань та її інтенсивність насамперед залежить від наступних факторів:

- властивості зварювального та основного матеріалу, властивості зварного шва (мікро- та макронеоднорідність, геометрична неоднорідність);
- характер напруг (залишкові напруження та зовнішнє навантаження);
- агресивність корозійного середовища;
- наявність зварювальних дефектів (непровари, підрізи, гострі кромки, напливи);
- конструктивні особливості зварного з'єднання (концентратори напруги);
- особливості технології зварювання.

Види корозії зварювальних швів

Корозійна ерозія відмінна за своєю природою виникнення. У першому випадку руйнування бувають хімічні (взаємодія з агресивними середовищами) та електрохімічні (мимовільна ерозія).

За характером прояву розрізняють:

- суцільну;
- локалізовану;
- ерозію під впливом навантажень.

Методи запобігання корозії

Захист зварювального шва від корозії виконується за допомогою хімічних, термічних та механічних процесів. Розглянувши технологію, необхідні засоби для кожного методу, вдасться вибрати відповідний для своїх умов роботи.

Шпаклювання, ґрунтування

Техніка захисту найчастіше застосовується в автомайстернях для захисту швів при заміні арок, порогів, інших частин кузова автомобілів. Потім зварювання шви зачищаються і шпаклюються, щоб вивести рівну площину, приховати сліди зварювальних робіт. Далі поверхню ґрунтують, фарбують та покривають лаком. Процес дуже копіткий, вимагає великого досвіду, навику, інакше зварювальний шов буде видно. Якщо не якісно видалити іржу в навколошовній зоні, корозія продовжиться під ЛФП і невдовзі фарбу спучить, доведеться все переробляти.

Анодування

Електрохімічний процес, при якому захист зварних швів від корозії досягається шляхом створення на поверхні особливо міцної плівки. Процес відбувається у такій послідовності:

Шви попередньо труять, обробляючи азотною кислотою. Решту поверхні просто знежирюють розчинниками (уайт-спірит, ацетон, бензин).
У ванну на дно укладають свинцеві листи. До них приєднують контакти з напругою, щоб провідник став катодом.
Місткість наповнюють сірчаною або хромовою кислотою. Найчастіше використовують сірчане середовище, оскільки процес вимагає меншої витрати електроенергії. Хромовий ангідрид дорожчий.
До виробу підключають другий полюс, щоб він відігравав роль анода.
Деталь занурюється у ванну та подається напруга. Відбувається анодування, створюється стійкий міцний верхній шар.
Виріб виймається та промивається гарячою водою для видалення кислоти. Гаряча вода сприяє зменшенню пор у металі та ущільненню захисної плівки.
Потім сушать деталь.
Для анодування необхідна електрика, хімічні розчини та ємність, здатна вмістити конструкцію зі зварювальними швами. Отже створити умови для такого методу захисту можна тільки на виробництві. У побуті вдасться організувати анодування лише невеликих виробів.

Лудіння

Лудіння зварювального шва - це наплавлення на його поверхню іншого матеріалу, що служить захистом. Найчастіше використовують олово чи його сплави, оскільки в них порівняно низька температура плавлення. Зварювальний шов обробляють механічно до потрібного вигляду, товщини, форми. Далі газовим пальником або паяльною лампою розігрівають поверхню з'єднання. Другою рукою подають у зону, що нагрівається, припій — олов'яний стрижень. Він поступово плавиться і олово розтікається поверхнею основного металу. Коли припій остигає, утворюється міцна захисна плівка, стійка не тільки до утворення корозії, а й до механічного впливу.

Метод можна реалізувати в домашніх умовах, у гаражі чи майстерні. Знадобиться олово та паяльна лампа. Але сам процес лудіння довгий за часом, вимагає акуратності та терпіння. Робота на вертикальних поверхнях ускладнюється законами гравітації — олово розплавлене скопує вниз. Тому спосіб захисту зварювального шва підійде лише разовий, а для серійного застосування потрібно шукати інший метод.

Відпал

Щоб прибрати температурну напругу в конструкції після зварювання, виріб відпалюють. Це відбувається шляхом нагрівання деталі до 800 градусів. Потім його поміщають у водний розчин натрій-хрому (3%), що містить інгібітори корозії. Завдяки такій обробці напруги згладжуються, шов "вбирає" молекули хрому. Це продовжує термін служби зварювального з'єднання та захищає від іржі.

Але для такого методу потрібне обладнання та умови для нагрівання виробу до 800 градусів. Це можна зробити за допомогою газового пальника або у великій печі. Потім потрібна велика ємність, куди занурюється деталь зі зварювальними швами. Отже, великі конструкції у побутових умовах обробити складно. Процес відпалу (нагріву та подальшому охолодженню) займає час, що позначається на продуктивності при великій партії однакової продукції.

Можливості зварювальної хімії

Найпростіший спосіб захисту всіх видів зварних з'єднань – застосування зварювальної хімії. Це спеціальні засоби, які наносять на шви після зварювання, які надійно захищають метал від іржі. Їх можна використовувати на будь-якій поверхні (горизонтальній, вертикальній, стельовій). За консистенцією зварювальна хімія буває у вигляді пасти чи спрею.

Пасти для захисту зварювальних швів мають різний принцип дії, що залежить від складу. Є травильні пасти, що застосовуються для легованих сталей. Вони відновлюють корозійностійкі властивості за рахунок сірчаної, плавикової та азотної кислот, що перебувають у складі.

Інші пасти складаються із суміші синтетичних масел. Вони утворюють на поверхні зварювального шва захисну плівку, стійку до:

- тертя;
- високих температур до 1200 градусів;
- солоній воді;
- лужних розчинів.

Ще одні види паст складаються з алкідної смоли. Вони виконані з металевим блиском, що нагадує цинкове покриття. Смола стійка до солей, температур від -50 до +240 градусів. Надійно ізолює шов від контакту з повітрям та водою.

Усі види захисних антикорозійних паст не містять шкідливих компонентів, тому безпечні для зварювальника. Мають желеподібну консистенцію, легко наносяться на вертикальні та стельові поверхні, не стікають униз. Пасти з маслами забезпечують додаткове мастило, щоб деталі, що контактують зі швом, не сточували верхній шар з'єднання. Нанесення пасти займає мінімум часу, тому не позначається на продуктивності.

Спреї для захисту шва від корозії виготовляються на основі акрилової смоли, синтетичного воску та пігментів нержавіючої сталі. Бувають прозорі, із сріблястим або латунним відтінком, що надає виробу гарного вигляду. Застосування вони набагато простіше, ніж пасти. Після зварювання потрібно розпорошити засіб по шву та навколишній поверхні.

Спреї та пасти для захисту швів можуть завдавати навіть новачки — особливих знань не потрібно. Зручність роботи у всіх просторових положеннях з великими та малими конструкціями робить їх найкращим способом захисту від іржі.

Діагностика зварних швів

Діагностику проводять як за допомогою допоміжних датчиків, так і без них. У зв'язку з цим виділяють кілька способів контролю зварних швів.

Візуальний

Початкова оцінка стану полягає у зоровому огляді. У цьому етапі можна відстежити правильність геометрії швів, напливів. З підручних засобів використовують штангенциркуль, додаткове освітлення, лупа.

Дефектоскопія

При ретельному огляді використовують дефектоскоп. Залежно від ступеня руйнування використовують різну дефектоскопію за способом на метал: радіаційну, ультразвукову, магнітну, капілярну.

Принцип дії дефектоскопії:

- радіаційний вплив: гамма-промені проходять крізь метал, відбиваючи на фотопластинці результат;
- з використанням УЗ-випромінювання: при виявленні тріщин та дефектів ультразвукова хвиля подає датчик спотворення;
- дія магнітного поля: феромагнітний порошок накопичується у пошкоджених ділянках;
- з застосуванням розчинів: рідина затягується в тонкі трубки завдяки речовинам – пенетрантам, потім забарвлену рідину легко виявити на ділянках із пошкодженнями.
Міцність зварного шва металевого виробу залежить від матеріалів, що використовуються для обробки та підготовки поверхні. Неправильно вибрана технологія зварювання може вплинути на рівень стійкості шва до дефектів.