При сборке различных металлоконструкций применяют два основных способа соединения деталей – разборные конструкции и скрепленные между собой. Последний тип соединения комплектующих в основном выполняется при помощи их сваривания. При этом в местах сварных швов возникают напряжения металла, которые негативно влияют на качество соединений и в целом на сваренную металлоконструкцию.

В связи с этим в местах сварочных швов понижается расчетная прочность, они в большей степени подвержены коррозии.
Для устранения этих недостатков применяются некоторые способы, при помощи которых сварные соединения приобретают необходимые технологические и конструктивные свойства — термообработка сварных швов.

Типы обработки сварных швов и соединений

На практике для обработки сварных соединений используют несколько приемов, которые выполняются как при проведении сварочных работ, так и по их завершении. Все эти способы применяют для защиты сварных швов, но применяют их в разных условиях.

Механическая обработка. Используют этот прием для удаления шлаковых отложений и контроля качества выполнения сварочных работ. Остатки шлака способствуют развитию коррозии соединений.
Обработка защитными составами. Этот способ применяют после выполнения сварочных операций. Соединения обрабатывают грунтовочными красками, которые защищают швы от коррозии.
Термическая обработка. Применяется для разгрузки сварочных швов от остаточных напряжений металла. Этот метод обработки наиболее распространенный, так как позволяет обработать любые сварочные соединения. Его можно проводить как во время сварочных работ, так и после их окончания.

Задачи и виды термообработки сварочных швов

При проведении сварочных работ, в соединениях сопрягаемых металлов под влиянием высоких температур происходят различные химические изменения структуры металла. При этом возникают напряжения различного рода.
Главная причина возникновения напряжений и изменение структуры в зоне проваренного шва – это разница температур, в местах сварки металла, имеет жидкое состояние, а сама деталь, менее нагретая, имеет кристаллическое строение. Вследствие этого, в соединениях возникают напряжения, которые отрицательно влияют на его прочность. При резком охлаждении происходит закаливание сварочного шва, особенно часто это наблюдается при сварке легированных сталей, в связи с этим в местах сварочных сопряжений образуются трещины.
Дополнительная термическая обработка сварных швов до определенной температуры и установленной скорости нагрева, приводит к нормализации сваренных металлов, и снимает внутренние напряжения, образуемые при их сварке.

Виды термической обработки

Термообработка (отжиг) сварных соединений выполняется несколькими способами, которые применяются в зависимости от условий проведения сварочных работ и марки свариваемого металла. Производят нагрев как самого сварочного шва (местный нагрев) так и всей сваренной конструкции.
Для проведения термообработки металла применяют – газопламенные установки, муфельные печи, гибкие нагревательные сопротивления. Наиболее часто для термической нормализации сварных швов используют индукционные нагреватели.
В зависимости от типа тепловой обработки сваренных деталей применяют следующие виды их термообработки:

Предварительный нагрев.
Применяется как перед началом сварочных работ, так и непосредственно при сваривании изделий. Этот вид термообработки применяется для сварки труб из низкоуглеродистой стали, соединения которых прогревают до температуры 150–200 °C, что препятствует их быстрому остыванию.

Термический отдых.
Сваренное соединение деталей нагревают до температуры 250–300 °C и производят их выдержку при этой температуре в течение определенного времени. При этом в сварочном шве уменьшается количество диффузионного водорода, и снижаются внутренние напряжения.

Высокий отпуск.
Этот способ предусматривает нагрев сваренных конструкций до температуры 650–750 °C, в зависимости от свариваемых металлов, выдержкой их в этих условиях в течение 5 часов, с последующим медленным охлаждением. При таких условиях происходит снижение внутренних напряжений в сварных швах на 80–90%. Применяется для сталей, содержащих средний процент углерода.

Нормализация.
Применяется для высокоуглеродистых легированных сталей. Сварные швы нагревают до 950-1050 градусов, производят выдержку при этой температуре в течение нескольких минут и дают остыть деталям на открытом воздухе.

Для термообработки сварных швов также применяют аустенизацию, нормализацию с отпуском и стабилизирующий отжиг.
Все эти виды тепловой обработки сварных швов и соединений применяются исходя из физико-химических свойств металлов.