Все о сварочном шлаке

В процессе выполнения сварки рабочая область стыка двух металлических деталей подвергается контакту с элементами окружающей среды: кислородом, смесью защитных газов, а также расплавом шлака. Такое контактное взаимодействие происходит при высоких температурных режимах плавления металла. В некоторых случаях подобное взаимодействие может оказаться положительным для металла, но в большей мере газы, кислород и шлаки изменяют химический состав металла и его физические свойства. По этой причине все процессы подобного взаимодействия во время проведения сварочных работ необходимо принимать во внимание и целенаправленно регулировать процесс, направляя его в нужное русло.

В процессе выполнения сварочных работ в области стыка двух металлических деталей образуется много побочных продуктов, называемых шлаком. Сварочный шлак выглядит как черная корка рыхлой плотности и неоднородной структуры. Причина его появления естественна, так как шлак является побочным продуктом сварки, появляющимся на сварочном шве. Состав отхода включает в себя оплавленные элементы флюса или компонентов обмазки сварочных электродов, а также оксиды металлов. Побочный продукт сварочного процесса, образующийся во время стыковки металлических деталей и в процессе оплавления электрода, заполняет собой плавильную ванну шва.

Побочный продукт появляется при любом виде сварочных работ, и его наиболее важные функции таковы:

• обеспечивает формирование прочного сварного шва и гарантирует последовательность процесса сварки;
• предотвращает окислительное влияние кислорода на области проведения сварных работ;
• создает постоянство химического состава сплава металлов в области шва;
• обеспечивает необходимые технологические условия для соединительного сварного соединения металла;
• предупреждает возникновение дефектов шва в процессе сварки.

В составе сварочного побочного продукта не содержится металла в чистом виде, напротив, шлак состоит из его оксидов, образующихся в процессе плавки металла и флюса. Обычный набор элементов сварочного побочного продукта состоит из оксида железа, оксидов марганца и титана, окислов кремния и кальция. Кроме того, к этому набору добавляются элементы обмазки электрода, которые несильно изменяют имеющуюся картину.

За процессом образования шлака необходимо постоянно наблюдать в процессе выполнения сварочных работ. Это нужно, чтобы не пропустить момент подтекания шлака и забивания им сварочного шва. Чтобы контролировать процесс, нужно знать, как различить между собой раскаленный при сварке металл и шлак. Характерные отличия заключаются в следующем:

• нагретый металл светлее, чем шлак, который обладает более насыщенным и темным оттенком;
• шлак обладает низкой текучестью, тогда как расплавленный металл более текучий и подвижный;
• плотность металла гораздо выше, чем плотность сварочного шлака;
• расплавленный металл застывает намного раньше, чем расплавленный шлак;
• металл имеет больший вес, если сравнивать его со шлаком.

Отличия существующие между расплавленными металлом и побочным продуктом сварочных работ основываются на плотности и текучести металлов. Металл и шлак имеют разную скорость нагрева. Когда начинается сварочный процесс, металл нагревается, плавится и при этом приобретает ярко-красный цвет. После того как процесс сварки завершается, шов постепенно остывает и приобретает темный оттенок, при этом шлак поднимается на поверхность шва. Сначала шлак имеет темный цвет, но когда он остывает, то становится светлее, чем металл.

Сразу после окончания процесса сварки оксиды металлов защищают сварочный шов от чрезмерно быстрого остывания. Для прочности шва важно, чтобы металл остывал медленно и равномерно. Но после того как шов остынет, шлаки необходимо убирать. Это выполняется не только с целью проверки прочности шва на наличие дефектов, проявляющихся в виде так называемых волчков и вкраплений неметаллической структуры, но и для обеспечения ровного и красивого стыка.

После выполнения сварочных работ готовый шов требуется зачищать, особенно важно делать это, когда соединяют детали, имеющих большую толщину, и для надежности стыка выполняют несколько сварочных швов, поверх предыдущих. Если не убрать побочные продукты сварки, то выполнить следующий шов будет невозможно, так как шлак будет погашать дугу сварки. В случае когда сварочный шлак обладает повышенной вязкостью, его необходимо удалить, иначе шов будет формироваться непоследовательно и хаотично, образуя корку и дефекты. У такого шва температура при удалении шлака после сварки падает равномерно, и это дает возможность для формирования ровного стыка. Если замедлить понижение температуры готового шва, то побочный продукт сварки будет выходить на поверхность стыка и легко отделяться. Чтобы обеспечить такую возможность, детали из легированной стали прогревают перед процессом сварки до температуры от 200° до 400°.

Сварочный шлак имеет пористое строение и образует с металлом слабые связи, его удаляют путем механической обработки поверхности готового шва. Отходы сварки в расплавленном виде являются причиной того, что шов будет непрочен и быстро разрушится. Избавиться от шлака и его попадания внутрь шва можно, если изменить режим процесса сварки, а также при правильной позиции электрода относительно положения стыкуемых деталей. Шлак удаляют сразу после того, как металлический шов остынет и приобретет черный цвет.

После того как с поверхности сварочного шва шлак удален, он уже не препятствует дальнейшей обработке стыка и становится ненужным побочным продуктом сварочного процесса, подлежащим утилизации. Отходы, получаемые в процессе сварки, относятся к 4 классу опасности. Из этого следует, что такие отходы подлежат контролю за их утилизацией и на них оформляется специальный паспорт. Утилизация либо вторичная переработка сварочных отходов является довольно простой – электроды и побочные продукты сварки отправляют в переплавку, но прежде их подвергают сортировке исходя из состава их примесей. Благодаря переплавке сварочных отходов можно получать готовую легированную сталь с заданным химическим составом компонентов.

Все о сварочном шлаке смотрите в следующем видео.