Подготовка металла к сварке
Современные сварочные технологии, оборудование и материалы позволяют квалифицированному сварщику выполнять сварные соединения высокого качества. Однако при этом необходима и обязательна тщательная подготовка металла к сварке
Снижение механических характеристик металла шва (прочности, пластичности, вязкости), образование трещин, пор и других дефектов внутри металла сварного шва и на его поверхности, вызывают газы и вещества, образующиеся и выделяющиеся из жидкого металла шва при его охлаждении и кристаллизации. Этот процесс обусловлен наличием ржавчины, окалины, масла, краски, а также влаги на кромках свариваемых материалов.

Ржавчина — водный оксид железа, по химическому составу соответствует формуле Fe2O3 ∙ ЗН2О.
Находящаяся в ржавчине вода при температуре сварочного нагрева разлагается на водород и кислород.

Водород в шве вреден. Водород играет главную роль в образовании пор и холодных трещин при сварке.

Водород активно растворяется при высокой температуре в большинстве металлов, применяемых для изготовления сварных конструкций. Но с понижением температуры растворимость его резко уменьшается, водород начинает выделяться из жидкого металла, образуя поры.

При сварке металл шва затвердевает быстро. Образующийся избыток водорода продолжает выделяться из твердого раствора. Скапливаясь в рыхлотах, микропустотах внутри металла атомарный водород образует молекулы. При этом увеличивается его объем, внутри микропустот возрастает давление: в металле появляются большие напряжения. В результате металл становится хрупким и малопластичным, в нем возникают холодные трещины, которые могут образовываться даже через несколько дней после сварки.


Кислород входит в химическую формулу ржавчины (Fe2O3∙3H2O).

Легирующие элементы, соединяясь с кислородом, образуют оксиды, которые засоряют шов или частично перемещаются в шлак:

2Мn + O2 = 2МnО; Si + O2 = SiO2.

2Fe + О2 = 2FeO. Этот оксид называется вюстит. Температура его плавления 1370 оС. Он хорошо растворяется в жидком железе. Но его растворимость зависит от температуры, поэтому при охлаждении сварочной ванны FeO выпадает из раствора по границам зерен затвердевающего металла как более легкоплавкий компонент, что снижает прочность шва.

Из окалины при последующем окислении образуется оксид железа:

4Fe3O4 + O2 = 6Fe2O3.

В жидком металле шва Fe2O3 не растворяется.

Таким образом, кислород ухудшает механические свойства сварных швов, понижает их коррозионную стойкость.


Окалина
продукт окисления железа, образующийся, на поверхности металла преимущественно при нагреве в процессе получения листового или профильного металла при прокатке. Химическая формула окалины Fе3О4.

При сварке окалина в шве не растворяется. Это нарушает связь между зернами металла, шов становится хрупким.


Масло, краска и другие загрязнения на поверхности металла при нагреве разлагаются с образованием газообразных веществ, которые попадают в шов и образуют поры, а также другие дефекты, которые снижают механические характеристики шва (прочность, пластичность, вязкость).


Заусенцы и задиры в процессе сварки нагреваются гораздо раньше, чем основной металл и сгорают. Это влияет на ЗТВ, затрудняет проплавление металла и формирование обратного валика.


Таким образом, для получения качественного шва сварщику необходимо зачищать кромки свариваемого металла от ржавчины, окалины, заусенцев, масла, краски и других загрязнений.