Как защитить сварные швы от коррозии

Сварка остаётся одним из самых прочных способов соединения металлических элементов. Однако даже надёжный шов подвержен коррозии, особенно в условиях повышенной влажности, при наличии остаточного напряжения или незначительных дефектов. Чтобы обеспечить долговечность конструкции, важно своевременно защищать сварные соединения от разрушительного воздействия.

Виды коррозии

Особенность коррозийных процессов в том, что они могут развиваться как на поверхности, так и внутри шва, не проявляясь визуально до момента потери прочности. В зависимости от внешнего проявления коррозии, ее делят на следующие категории:

• Ножевая в виде тонкой линии. Поражает участок, между основным металлом и сварным швом. Проходя по краю зерна металла, она поражает его не только с внешней стороны, но и на всю толщину, поэтому относится к самым опасным типам коррозийных процессов. Чаще всего ножевую коррозию можно увидеть на деталях их высокоуглеродистого сплава, аустенитной и легированной стали.
• Местная, проявляющаяся в форме неглубоких язв, точечных поражений, мелких пятен, расположенных большим скоплением на отдельных участках шва. Как правило, в этом случае металл поражается лишь поверхностно. В большинстве случаев, встречается в швах, обедненных хромом, и при работе со сталями Х12МФ
• Сплошная, полностью покрывающая всю территорию поверхности шва. Коррозия может покрывать шов как равномерно, так и неравномерно и проникать в металл по верхнему слою на разную глубину, оказывая воздействие по всей протяженности сварного соединения. Такой вид коррозийного поражения возникает при отсутствии защиты в заготовках из углеродистых сталях и нелегированного металла.

Причины образования коррозийного процесса

Основная причина появления ржавчины – требования, нарушенные при сварке. Но, коррозию на соединение можно заметить уже спустя сутки после осуществления сварки, проведенной даже с соблюдением всех правил, независимо каким методом она проводилась, опыта работы сварщика и функциональности аппарата.

В этом случае к главным причинам образования коррозии относится:

• Разбрызгивание капель расплавленного металла. Их налипание к сварному шву приводит в дальнейшем к образованию дефектов, способствующих скоплению влаги, являющейся главной виновницей формирования участков с коррозией.
• Воздействие высоких температур во время сварки металла, при которых он нагревается. Это приводит к изменению его физико-механических характеристик и полному выгоранию легирующих элементов. В результате, место стыка начинается окисляться значительно быстрее, чем остальная поверхность.
• Механическое напряжение шва, сжимающегося в процессе остывания и провоцирующее окислительные процессы.
• Неоднородность соединяемых заготовок, в следствие которой в месте соединения образуются микропоры, доступные для проникновения воздуха и образования коррозии.
• Присутствие флюса. Несмотря на выгорание и испарение, на поверхности металла всегда остается минимальное количество флюсового материала. Даже его незначительной части, при условии попадания на данный участок воды в процессе эксплуатации, достаточно для начала активного процесса образования ржавчины.
• Неправильный выбор материалов, в результате чего в месте сварного соединения образуется гальваническую пару, которая считается катализатором коррозийного процесса.

Действенные методы, предотвращающие коррозию

Для антикоррозийной защиты сварочного шва используют разные способы, в основе которых лежат термические, химические, механические процессы. Каждая технология имеет свои особенности и подходит для работы с определенными типами металлов.

Применение специализированной химии

Обработка сварных швов сварочной химией относится к наиболее простым способам. Химия для сварных швов выпускают в виде спрея и пасты, которые наносят на металл сразу после сварки. В зависимости от состава, химия может быть выполнена на основе:

• синтетических масел, образующих плотную пленку, стойкую к воздействию агрессивных сред, в том числе соли, щелочным растворам и воде, ударам, повреждениям, трению, высокой температуры до +1200°С;
• кислот, восстанавливающих антикоррозийные свойства легированных металлов;
• алкидных смол, придающих средству характерный металлический отблеск и стойкость к температурному воздействию в диапазоне от -50 до +250°С, солям, кислороду, воде.

Любой их этих составов подходит для нанесения на потолочные, горизонтальные и вертикальные поверхности. Они соответствуют всем требованиям защиты от коррозии согласно ГОСТ, безопасны для здоровья человека, обеспечивают дополнительную смазку и требуют минимум времени для нанесения.

Правильный выбор проволоки и присадки

Основным средством защиты металла от образования ржавчины нержавеющей стали, является подбор присадочного материала, электродов или проволоки по установленному стандарту. Этот вариант позволяет снизить степень выгорания легирующих веществ при условии применения проволоки с большим включением хрома. Для сварки нержавеющей стали применяются:

• Проволока ER308L, ER316L — с высоким содержанием хрома и никеля;
• Электроды ЦЛ-11, ОЗЛ-6 — для легированных и коррозионно-стойких сталей;
• При сварке алюминия — прутки AlSi12, AlMg5.

Применение сертифицированных материалов снижает риск выгорания легирующих компонентов и обеспечивает стабильное качество шва.

Анодирование

Подходит только для алюминиевых сплавов. Метод основан на формировании защитного слоя в электролитической ванне. Используются хромовая или серная кислота. С помощью этого варианта можно защитить швы в бытовых условиях, только на небольших изделиях. Крупные детали потребуют осуществления процедуры в производственных условиях. Анодирование представляет собой электрохимический процесс, приводящий к созданию защитной пленки особой прочности на металлической поверхности. Данная процедура предусматривает следующие этапы:

• предварительная протравка соединения с помощью азотной кислоты;
• обезжиривание остальной поверхности бензином, ацетоном или уйат-спиритом;
• укладывание в металлическую ванну листового свинца, к которому подключают контакты под напряжением;
• наполнение ванны хромовой или более бюджетной серной кислотой, лучше проводящей ток;
• подключение к обрабатываемой детали вторых контактов под напряжением, выполняющих роль анода;
• полное погружение заготовки в ванну с последующей подачей напряжения;
• анодирование с созданием прочного, устойчивого к внешним факторам защитного слоя;
• извлечение детали с последующей промывкой горячей водой с целью полного смыва кислот, уплотнению пленки и уменьшению микропор в металле;
• сушка извлеченного изделия.

Шпаклевание и грунтовка

Самая распространенная методика защиты шва сварки от коррозионного разрушения, которая особо часто применяют в автопроизводстве и автомастерских для покрытия сварных соединений порогов, арок и других конструктивных элементов кузова.

Данная процедура требует тщательного подхода и включает в себя зачистку швов после сварки и обязательно шпаклевание, которое позволяет не только скрыть следы проведения сварочных работ, но и полностью выровнять поверхность. Подготовленную плоскость покрывают грунтовой и после высыхания поэтапно наносят краску и лак.

Этот способ подходит и для тех ситуаций, когда на шве уже образовалась ржавчина. Но, в этом случае, мастер должен обладать большим опытом работы с проблемными местами такого типа. Если коррозию удалить не полностью, она будет дальше распространяться под грунтовкой и лакокрасочным покрытием, что приведет к отторжению защитных слоев и необходимости повторного проведения шпаклевки и грунтования.

Отжиг

Методика отжига предусматривает нагрев соединяемых деталей до 700–800°С непосредственно после сварки и их помещение в раствор, обогащенный хромом. Под воздействием высокой температуры в изделии снижается напряжение и в шов проникают молекулы хрома, выступающим в качестве элементов останавливающих коррозию. Такой способ позволяет не только уберечь металл об ржавчины, но и упрочнить сварочное соединение, продлевая его срок службы.

Несмотря на комплексное действие, в быту этот способ применяют только для маленьких заготовок. Это обусловлено тем, что добиться нагрева заготовки до 800 градусов можно в специальной печке или используя газовую горелку, заготовку нужно помещать в специальную емкость и приобретать специальный состав для защиты от коррозии сварных соединений. Для крупных деталей в домашних условиях сложно найти подходящее оборудование.

Не пользуется популярностью метод отжига и на производстве, так данный процесс довольно длительный, что негативно сказывается на производительности рабочего процесса, особенно при изготовлении крупных партий однотипной продукции.

Лужение

Лужение – простой и универсальный метод. Защитная плёнка создаётся с помощью олова (температура плавления ~232 °C). Применяется в гаражах и мастерских. Оно предусматривает наплавление на сварной шов защитного материала, образующего прочную пленку, которая не дает распространиться ржавчине по металлу. В качестве наплавляемого материала применяют олово, обладающего низкой температурой плавления.

Процедура предусматривает использование газовой горелки или паяльника, и осуществляется в несколько шагов:

• зачистка шва механическим способом;
• прогревание поверхности шва;
• подача в нагреваемую зону олова, выполняющего роль припоя;
• оплавление олова и его распределение по обрабатываемой металлической поверхности;
• после распределения олова по шву, нагрев прекращают.

После остывания, олово формируют прочный единый слой, характеризующийся повышенной стойкостью к ржавчине, влаге, механическому воздействию. Полученная плёнка устойчива к влаге, механике и ржавчине. Особенно подходит для углеродистых сталей, деталей кузова и бытовых изделий. Единственный минус этого способа – длительность процесса, который требует терпения и точности, особенно при работе на вертикальной плоскости.

Сравнительная таблица методов

Вот типовые ошибки, которые значительно снижают эффективность антикоррозионной защиты сварных швов. Чтобы система защиты служила дольше, была устойчивой к внешним воздействиям и эффективно защищала металл от ржавчины на протяжении многих лет, необходимо избегать следующих нарушений: 

Нанесение защитных составов на грязную или влажную поверхность

➜ Обработка по неподготовленному основанию — одна из самых распространённых ошибок. Обязательно обезжирьте и высушите металл перед тем, как сделать первый слой покрытия. Только чистая поверхность обеспечивает отличную адгезию и стойкость.

Пропуск механической зачистки после сварки

➜ Остатки флюса, окалины и микротрещины ослабляют защиту. Даже самые эффективные составы не помогут, если поверхность плохо подготовлена. 

Использование неподходящих присадок или электродов

➜ Неверно подобранные материалы создают гальваническую пару, которая не защищает, а наоборот — ускоряет разрушение соединения. При этом возрастает внутренняя нагрузка, которая дополнительно стимулирует коррозию. 

Применение кислотных составов без последующей нейтрализации

➜ Остатки агрессивных реагентов проникают в металл и изнутри разрушают его структуру. Это особенно опасно при скрытых швах, где ржавчина развивается очень быстро и остаётся незаметной. 

Нанесение шпаклёвки на незащищённый металл

➜ Грунт — это обязательный этап. Без него шпаклёвка не просто не работает, а создаёт условия для ржавчины. Это необходимо учитывать при любых отделочных работах. 

Плохой прогрев при лужении или отжиге

➜ Недостаточная температура приводит к плохому распределению припоя и снижению защитных свойств. Чтобы метод был хорошо реализован, важно контролировать тепловой режим. 

Игнорирование рекомендаций производителя защитных средств

➜ Технологические отступления — причина того, почему защита работает меньше заявленного срока. Чёткое соблюдение инструкций защищает шов на годы вперёд. 

Слишком тонкий слой покрытия

➜ Тонкое нанесение снижает устойчивость к агрессивной среде. Лучше сделать больше проходов, чем потом переделывать. 

Использование одного метода на всех типах металлов

➜ Не существует универсального решения. Например, анодирование абсолютно неэффективно на стали, а алюминиевые пасты — на черном металле. Подход должен быть индивидуальным для каждого материала.

✔ Чек-лист по выбору метода очистки сварных швов

Заключение

Коррозия сварных швов — серьёзная угроза долговечности металлических конструкций, особенно в условиях повышенной влажности, термических перепадов и неправильного подбора материалов. Чтобы шов надёжно защищал соединение, необходимо грамотно выбирать способ обработки: от простых химических составов до термической защиты, таких как отжиг и лужение. Учитывая особенности каждого метода, срок службы и необходимый инструмент, можно обеспечить отличную устойчивость металла к разрушению и продлить его эксплуатацию на многие годы. Эффективная антикоррозионная защита — это не только технический процесс, но и важное условие безопасности и надёжности всей конструкции.