электросварка стали

Когда говорят ?электросварка стали?, многие представляют просто аппарат, электрод и шов. Но на практике — это постоянный выбор: какой метод, какой режим, какой материал подложки, и главное — как это поведет себя потом, под нагрузкой или на улице. Частая ошибка — гнаться за ?красивым? швом в ущерб его внутренней структуре. Сам через это прошел.

От выбора метода до первой проблемы

В цеху чаще всего работаем с ручной дуговой сваркой (ММА) и полуавтоматами (MIG/MAG). Для несущих конструкций, особенно тех, что потом отправятся на горячее цинкование, важен не только провар, но и химический состав наплавленного металла. Бывало, делал, казалось бы, идеальный шов на низкоуглеродистой стали, но после цинкования в ванне появлялись микротрещины. Оказалось, проблема в повышенном кремнии в присадке — он плохо дружит с цинковым покрытием при термоударе.

Здесь важно смотреть не только на марку электрода или проволоки, но и на их совместимость с последующей обработкой. У нас на производстве, например, для ответственных узлов, которые позже будут оцинкованы, перешли на проволоку с пониженным содержанием кремния и повышенным марганца. Это не теория из учебника, а вывод после нескольких случаев отслоения покрытия на готовых изделиях. Пришлось тогда срезать швы и варить заново.

Еще один нюанс — подготовка кромок. Казалось бы, банально. Но если сталь уже покрыта легкой ржавчиной или масляной пленкой (а такое сплошь и рядом при сборке крупных конструкций), то даже аргоновая защита не всегда спасает от пор. Поэтому теперь перед сваркой участка, который будет скрыт и особо не виден, все равно тратим время на зачистку лепестковым кругом. Лень на этом этапе оборачивается часами на заделку раковин.

Температурные режимы и деформации — неочевидная связь

Сварка — это локальный нагрев до тысяч градусов, а потом быстрое охлаждение. Вся теория о термоциклах становится очень конкретной, когда видишь, как после сварки длинного шва на листе 10 мм его ?ведет? винтом. Особенно критично при сборке крупногабаритных металлоконструкций, где геометрия должна быть выдержана до миллиметра.

Мы как-то собирали опорную ферму. Сварили все по чертежу, вроде бы ровно. А когда сняли со стендов — диагонали ?ушли?. Причина — неправильная последовательность наложения швов. Сосредоточились на одном стыке, проварили его полностью, создали огромное остаточное напряжение. Теперь применяем метод обратноступенчатой сварки и дробим длинный шов на короткие участки, меняя направление. Это не магия, а просто учет того, как металл сжимается при остывании.

Предварительный подогрев — еще один момент, о котором часто забывают при работе с толстостенной сталью или при низких температурах в цеху. Без подогрева риск возникновения холодных трещин в зоне термического влияния резко растет. Используем для этого газовые горелки. Главное — не перегреть, чтобы не изменить свойства основного металла. Контролируем термокарандашами. Это та самая ?мелочь?, которая отличает брак от качественного изделия.

Контроль качества: не только внешний осмотр

Визуальный контроль (ВИК) — это первое и обязательное. Смотрю на форму валика, на плавность перехода к основному металлу, на отсутствие подрезов и наплывов. Но это лишь вершина айсберга. Самый коварный дефект — внутренний. Поэтому для ответственных швов, особенно в конструкциях, которые будут нести динамическую нагрузку, обязательно идет ультразвуковой контроль (УЗК) или радиография.

Был случай при изготовлении балки для крановой эстакады. ВИК прошел на отлично, шов ровный, красивый. Но при выборочном УЗК нашли цепочку непроваров в корне шва. Причина — неправильно выставленный ток при сварке первого корневого прохода. Пришлось полностью выбирать шов и снова варить. Дорого, долго, но безопасность дороже. После этого инцидента ужесточили протоколы для первого прохода на всех критичных соединениях.

Еще один вид контроля — испытание контрольных образцов. Иногда, при освоении сварки новой марки стали (скажем, повышенной прочности), варим технологические образцы — так называемые ?свидетели?. Затем их отправляем в лабораторию на испытания на растяжение и на ударную вязкость. Это дает прямое понимание, выдерживает ли сварное соединение заложенные в проекте нагрузки. Бумажные сертификаты на материалы — это хорошо, но реальные испытания сваренного ?пирога? — лучше.

Связь с последующими процессами: цинкование и монтаж

Здесь хочется сделать отсылку к работе наших коллег из ООО Хэнань Юнгуан Электротехнические Технологии. На их сайте hnyongguang.ru подробно описано, что они объединяют производство металлоконструкций, горячее цинкование и даже разработку ПО для управления. Так вот, для нас, сварщиков, их этап — горячее цинкование — является серьезным финальным испытанием для нашего шва.

Плохо подготовленный шов с раковинами, шлаковыми включениями или активными окислами после погружения в ванну с расплавленным цинком может преподнести сюрпризы. Цинк просто не ляжет ровным слоем, будут наплывы или, что хуже, скрытые полости. Поэтому мы всегда тщательно зачищаем готовый шов от шлака и окалины перед отправкой на цинкование. Это требование не только нашего ТУ, но и логика всего технологического цикла.

Кроме того, компания занимается созданием интеллектуальных роботов для монтажа. Это накладывает свой отпечаток. Сварные узлы, которые будут монтироваться роботами, должны иметь высочайшую точность приварочных планок и монтажных отверстий. Малейший перекос из-за деформации от сварки — и робот либо не сможет установить узел, либо создаст нерасчетное напряжение в конструкции. Так что наша электросварка стали — это еще и забота о точности для следующих этапов автоматизированной сборки.

Мысли о материалах и экономике процесса

Не все стали варятся одинаково. Переход с обычной Ст3 на низколегированную, например, 09Г2С, требует смены и электродов, и режимов. У последней выше склонность к закалке на шве, нужен более мягкий термический цикл. Иногда выгоднее не ?мудрить? с режимами, а сразу взять электроды с более пластичным металлом шва, пусть они и дороже. В итоге экономия на отсутствии брака и доработок перекрывает разницу в цене.

Расходники — отдельная тема. Дешевые электроды могут иметь нестабильное покрытие, что ведет к скачкам дуги и плохому формированию шва. А еще они могут быть пересушенными или, наоборот, отсыревшими. Хранение электродов в сухом месте, использование переносных печей-термосов для их подогрева на объекте — это не прихоть, а необходимость. Сколько раз видел, как ребята на стройплощадке варят мокрыми электродами, а потом удивляются пористости шва.

В заключение скажу, что электросварка стали — это ремесло, где теория и практика идут рука об руку. Можно знать все ГОСТы, но без набитой руки и умения ?чувствовать? дугу и ванну хороший результат не гарантирован. И наоборот, чистая практика без понимания металловедения ведет в тупик при столкновении с новыми материалами или сложными условиями. Главное — не бояться анализировать свои ошибки и смотреть на шов не как на конечную цель, а как на часть большого пути, который для металлоконструкции только начинается после того, как погаснет дуга.