Несмотря на то, что сварочное соединение одно из самых прочных, сам процесс сварки закладывает основу для ускоренного разрушения шва от коррозии. Чтобы этому противодействовать, применяют разные способы для предотвращения ржавления металла. Давайте разберемся, что это за способы и какие из них наиболее доступны в бытовых и производственных условиях.

Причины коррозии сварочных швов

Сварочные швы начинают ржаветь быстрее основного металла. Это можно заметить на следующий день, осмотрев конструкцию, над которой трудились вчера. Коррозия возникает на соединениях, созданных любым методом сварки (MMA, TIG, MIG) и не зависит от аппарата и его цены.

Образование ржавчины на швах обусловлено следующими причинами:

• Нагрев металла до температуры 2000-3000 градусов содействует выгоранию легирующих элементов в шве, поэтому стык быстрее окисляется, чем окружающая поверхность.
• При сварном соединении возникают внутренние напряжения, что провоцирует коррозию под действием механических нагрузок.
• Сварочный шов, хоть и прочный на вид, имеет внутри микропоры и трещины, через которые кислород активнее проникает внутрь и окисляет металл.
• Остатки флюсов и других химических веществ на поверхности шва взаимодействуют с влагой, запуская коррозию.
• При сварке меняется кристаллическая решетка. Неоднородность материалов создает благоприятную среду для образования ржавчины.
• При ведении шва в состав сварочной ванны проникают оксиды (эндогенные неметаллические включения), провоцирующие коррозию.
• Некоторые швы становятся "гальванической парой", которые заведомо будут ржаветь.

Виды коррозии сварочных швов

После сварки процесс коррозии бывает наружный, внутренний или объединенный, что по-своему влияет на внешний вид соединения и ухудшение его характеристик. По типу коррозии существует:

• Сплошная. Делится на равномерную (проникает на одинаковую глубину по всему верхнему слою) и неравномерную. Возникает в нелегированных металлах и углеродистых сталях. Ржавчина покрывает всю поверхность шва, поэтому соединение разрушается быстрее, если ничего не предпринять для защиты.
• Местная. Проявляется в виде пятен, точек, язв на отдельных участках шва. Наблюдается в сталях Х12МФ и сварочных соединениях, обедненных хромом.
• Ножевая. Имеет тонкую линию на границе между сварным швом и основным металлом. Протекает по краю зерен металла на всю толщину, а не только сверху, поэтому это опасный вид коррозии. Встречается на легированных, аустенитных сталях и высокоуглеродистых сплавах.

Методы предотвращения коррозии

Защита сварочного шва от коррозии выполняется при помощи химических, термических и механических процессов. Рассмотрев технологию, необходимые средства для каждого метода, получится выбрать подходящий для своих условий работы.

Отжиг

Чтобы убрать температурные напряжения в конструкции после сварки, изделие отжигают. Это происходит путем нагрева детали до 800 градусов. Затем его помещают в водный раствор натрий-хрома (3%), содержащий ингибиторы коррозии. Благодаря такой обработке напряжения сглаживаются, шов "впитывает" молекулы хрома. Это продлевает срок службы сварочного соединения и защищает от ржавчины.

Но для такого метода нужно оборудование и условия для нагрева изделия до 800 градусов. Это можно сделать при помощи газовой горелки или в крупной печи. Затем требуется большая емкость, куда окунается деталь со сварочными швами. Следовательно, крупные конструкции в бытовых условиях обработать сложно. Процесс по отжигу (нагреву и последующему охлаждению) занимает время, что сказывается на производительности при большой партии одинаковой продукции.

Анодирование

Электрохимический процесс, при котором защита сварных швов от возникновения коррозии достигается путем создания на поверхности особо прочной пленки. Процесс происходит в такой последовательности:

1. Швы предварительно травят, обрабатывая азотной кислотой. Остальную поверхность просто обезжиривают растворителями (уайт-спирит, ацетон, бензин).
2. В ванну на дно укладывают свинцовые листы. К ним присоединяют контакты с напряжением, чтобы проводник стал катодом.
3. Емкость наполняют серной или хромовой кислотой. Чаще используют серную среду, поскольку процесс требует меньшего расхода электроэнергии. Хромовый ангидрид более дорогостоящий.
4. К изделию подключают второй полюс, чтобы оно играло роль анода.
5. Деталь погружается в ванну и подается напряжение. Происходит анодирование, создается устойчивый особо прочный верхний слой.
6. Изделие извлекается и промывается горячей водой для удаления кислоты. Горячая вода содействует уменьшению пор в металле и уплотнению защитной пленки.
7. Затем деталь сушат.

Для анодирования необходимо электричество, химические растворы и емкость, способная вместить конструкцию со сварочными швами. Следовательно, создать условия для такого метода защиты можно только на производстве. В быту получится организовать анодирование только для небольших изделий.

Лужение

Лужение сварочного шва — это наплавление на его поверхность другого материала, служащего защитой. Чаще всего используют олово или его сплавы, поскольку у них относительно невысокая температура плавления. Сварочный шов обрабатывают механически до нужного вида, толщины, формы. Затем газовой горелкой или паяльной лампой разогревают поверхность соединения. Второй рукой подают в нагреваемую зону припой — оловянный стержень. Он постепенно плавится и олово растекается по поверхности основного металла. Когда припой остывает, образуется прочная защитная пленка, устойчивая не только к образованию коррозии, но и механическому воздействию.

Метод можно реализовать в домашних условиях, в гараже или мастерской. Понадобится олово и паяльная лампа. Но сам процесс лужения долгий по времени, требует аккуратности и терпения. Работа на вертикальных поверхностях осложняется законами гравитации — расплавленное олово скапывает вниз. Поэтому способ защиты сварочного шва подойдет только как разовый, а для серийного применения нужно искать другой метод.

Шпаклевание, грунтование

Техника защиты часто используется в автомастерских для защиты швов при замене арок, порогов, других частей кузова автомобилей. После сварки швы зачищаются и шпаклюются, чтобы вывести ровную плоскость, скрыть следы сварочных работ. Затем поверхность грунтуют, красят и покрывают лаком. Процесс очень кропотливый, требует большого опыта, навыка, иначе сварочный шов будет виден. Если не качественно удалить ржавчину в околошовной зоне, коррозия продолжится под ЛКП и вскоре краску вспучит, потребуется все переделывать.

Подбор присадки и проволоки

При сварке нержавеющей стали часть легирующих элементов выгорает под действием высоких температур. Чтобы компенсировать потери, выбирают проволоку с увеличенным содержанием хрома, благодаря чему шов остается максимально приближенным по составу к основному металлу. Но такая технология защиты шва от коррозии применима только с легированными металлами. Для малоуглеродистой и углеродистой конструкционной стали аналогов нет.

Возможности сварочной химии

Наиболее простой способ защиты всех видов сварных соединений — применение сварочной химии. Это специальные средства, наносимые на швы после сварки, которые надежно защищают металл от ржавчины. Их можно использовать на любой поверхности (горизонтальной, вертикальной, потолочной). По консистенции сварочная химия бывает в виде пасты или спрея.

Пасты для защиты сварочных швов имеют разный принцип действия, что зависит от состава. Есть травильные пасты, применяющиеся для легированных сталей. Они восстанавливают коррозионностойкие свойства за счет серной, плавиковой и азотной кислот, находящихся в составе.

Другие пасты состоят из смеси синтетических масел. Они образуют на поверхности сварочного шва защитную пленку, устойчивую к: трению; высоким температурам до 1200 градусов; соленой воде; щелочным растворам.

Еще одни виды паст состоят из алкидной смолы. Они выполнены с металлическим блеском, напоминающим цинковое покрытие. Смола устойчива к солям, температурам от -50 до +240 градусов. Надежно изолирует шов от контакта с воздухом и водой.

Все виды защитных антикоррозионных паст не содержат вредных компонентов, поэтому безопасны для сварщика. Имеют желеобразную консистенцию, легко наносятся на вертикальные и потолочные поверхности, не стекают вниз. Пасты с маслами обеспечивают дополнительную смазку, чтобы контактирующие со швом детали не стачивали верхний слой соединения. Нанесение пасты занимает минимум времени, поэтому не сказывается на производительности.

Спреи для защиты шва от коррозии изготавливаются на основе акриловой смолы, синтетического воска и пигментов нержавеющей стали. Бывают прозрачные, с серебристым или латунным оттенком, придающим изделию красивый вид. По применению они еще проще, чем пасты. После сварки требуется распылить средство по шву и окружающей поверхности.

Спреи и пасты для защиты швов могут наносить даже новички — особых знаний не нужно. Удобство работы во всех пространственных положениях с большими и малыми конструкциями делает их лучшим способом защиты от ржавчины.

Ответы на вопросы: защита сварных швов от коррозии

1. Как долго спрей защищает сварочный шов от ржавчины?

- Это зависит от состава. Срок защиты производитель указывает в характеристиках. Например, спреи на восковой основе, образующие прозрачную пленку, защищают в течение 3 месяцев. Этого достаточно, чтобы полностью собрать крупную конструкцию, транспортировать ее в другое место и там уже окрасить.

2. Можно ли удалить защитную пленку от спрея?

- Да, перед окрашиванием или необходимостью в дальнейшей сварке пленка стирается очистителями, продающимися в специализированных магазинах.

3. Какую температуру выдерживает защитный спрей?

- Большинство спреев выдерживают температуру до 200 градусов. Некоторые товары способны кратковременно переносить до 300 градусов. Пасты на основе синтетических масел сохраняют свои свойства при 1200 градусах.

4. Как наносить спрей на сварочный шов?

- Необходимо дождаться остывания соединения. Нанесение проводят при комнатной температуре с расстояния 25 см до поверхности. Предварительно шов обрабатывают очистителем.

5. Как быстро высыхает антикоррозионная защита?

- Большинство спреев на отлип высыхает спустя 10 минут. За деталь уже можно браться, переставлять ее. Полное отвердение наступает спустя 4-6 часов.