Причины появления большого количества сварочного шлака

При сварке над местом соединения металла (швом) образуется черная рыхлая корка — шлак сварочный. Он состоит из расплавленного флюса или обмазки электродов, окисленного металла. В процессе плавления и соединения свариваемых материалов и электрода он закрывает плавильную ванну. Благодаря шлаку шов остывает медленно, без доступа кислорода, и не окисляется. Попав непосредственно в шов, расплавленные отходы становятся причиной быстрого разрушения металла. Исключить попадание окислов в шов можно изменением режимов сварки и положения детали.

Сварочный шлак

Что такое шлаковые включения

Сварочный шлак — это побочный стеклообразный материал, образующийся из расплавленного покрытия электрода или сварочного флюса. Наличие шлаковых включений считается весьма серьезным дефектом, который способен понизить качество сварного соединения и всей конструкции.

Все возникающие в процессе сварке на металлической поверхности шлаковые включения разделяют на два вида:

• макроскопические. Образуются при недостаточной зачистке свариваемых кромок или же при их отсутствии;
• микроскопические. Как правило возникают вследствие возникающих при сваривании и кристаллизации металла химических реакций.

Негативное воздействие на механические характеристики металлического изделия оказывают обе разновидности включений.

Остатки и огарки стальных сварочных электродов

Любой производственный процесс сопровождается образованием побочного вторичного продукта, который можно использовать для получения сырья повторно или необходимо утилизировать. Открытым остается только вопрос, конкретизирующий тип лома соответственно виду работ.

Смотрите также статью: Электроды — утилизация и сдача на металлолом.

Отходы сварочного производства

Современный уровень доступа к информации позволяет сориентироваться в любом интересующем аспекте. Определить какие отходы образуются от сварки проволокой сварочной можно двумя способами. Первый вариант предполагает поисковый запрос, второй – посетить кодификатор отходов 2022 сварка на соответствующем веб ресурсе.

Информация, собранная в интернет каталоге ФККО, определяет следующие отходы производства сварочных и паяльных работ:

• остатки и огарки стальных сварочных электродов;

• остатки стальной проволоки;

• продукты разложения карбида кальция.

Так выглядит сварочный шлак

Огарки электродов

Каждый из пунктов стоит рассмотреть более детально, особенно это касается первой категории.

Шлак сварочный – ФККО классификация

Кодификатор отходов присваивает собственный номер каждому побочному продукту, образующемуся в результате производственной деятельности человека. В частности, под шлак сварочный, код ФККО имеет три вариации. Это:

• 9 19 100 02 20 4 – непосредственно шлак, образующийся в процессе электрической сварки;

• 9 19 111 21 20 4 – шлаковые отходы с преобладанием диоксида кремния;

• 9 19 111 24 20 4 – сварочные шлаки, преимущественно содержащие двуокись титана.

Последние два варианта позволяют определить основной компонент этой разновидности сварочных отходов. Несколько иная ситуация возникает, если рассматривать обобщенно сварочный шлак. Состав этого вида отходов будет определяться типом используемых электродов.

Химический состав сварочного шлака

Процесс плавления, характерный для электрической сварки, всегда сопровождается окислением металла. Это объясняет вхождение преимущественно оксидов в шлаковую корку. Класс опасности данного вида отходов – IV, что требует оформлять паспорт отходов на шлак сварочный. Химический состав подобного отхода, как указывалось ранее, содержит окислы таких элементов:

• кремний;
• титан;
• марганец;
• железо;
• кальций;
• натрий;
• алюминий;
• калий.

Впрочем, в некоторых случаях компанию оксидам составляет фторид кальция. Это объясняется вхождением соединения непосредственно в состав солевых флюсов, а также определенных покрытий сварочных электродов.

Аналогичным образом связано и присутствие основных оксидов внутри шлаковой корки. В частности, марганец играет роль раскислителя, выводя серу из металла, одновременно улучшая качество шва. Подобное воздействие оказывает также кремний. Он позволяет избежать газовых пор внутри сварочного шва, образующихся вследствие не успевшего выделиться оксида углерода.

Сварочный шов

Таким образов, шлак выступает полноправным «участником» сварочного процесса, определяя структура и качество шва, а не только лишь отходом производства. Поэтому важной характеристикой оказываются физические и химические свойства сварочных шлаков.

Основные параметры шлакового слоя

Все химические свойства шлака связаны непосредственно со сварочным швом. Они включают: способность раскислять шов, легировать его, образовывать легкоплавные соединения из окислов, а также растворять их и сульфиды. С физической стороны, важными критериями шлака выступают:

1. Теплофизические параметры: теплоемкость, пороговые температуры плавления и размягчения.
2. Вязкость.
3. Удельный вес жидкого шлакового расплава.
4. Свойствами затвердевшей корки, обусловливающие ее легкое отделение от обрабатываемого металла.
5. Газопроницаемость.

Температура плавления позволяет разделить шлаки на две группы: «короткие» с диапазоном 1100 – 1200 0С и «длинные», обладающие большими величинами порогового значения. Сегодня, предпочтение отдается коротким щлакам, поэтому в производстве электродов состав покрытий и флюсов шихтуется под более низкие температуры плавления.

Другая важная характеристика шлака – его вязкость. Подвижность отдельных слоев шлакового расплава повышает его химическую активность, следовательно, способствует рафинированию металла шва. Как результат, вредные примеси, в частности: сульфиды марганца и железа, фосфорный ангидрид, а также кислород и прочие газы; выводятся из металла до затвердевания шва.

Сварочный шлак от плазмореза

Следующий критерий, привлекающий внимание – плотность отхода. Шлак сварочный должен иметь небольшой удельный вес, чтобы быстро подниматься на поверхность ванны. Впрочем, чрезмерно жидкий шлаковый расплав, не способен равномерно закрыть шов металла. Более того, более высокая плотность шлака сварочного (кг/м3 – единица измерения), особенно важна при вертикальной сварке – потолочной, например.

Стальные огарки, прочие отходы в процессе сварки

Определить конкретную разновидность шлака, несложно зная состав электродов: их покрытия, а также флюса, если он используется. С другой стороны, это еще один тип отходов при дуговой сварке. Он определяется ФККО, как остатки и огарки стальных сварочных электродов.

Данный вид изделий – основной расходный материал сварочного процесса. Несмотря на относительно малый размер отходов: от электрода остается часть стержня, фиксируемая в вилке держателя; суммарная масса огарков достаточно велика.

На некоторых производствах она исчисляется сотнями килограмм металлолома. Такие отходы выбрасываются крайне редко. Более того, под остатки и огарки стальных сварочных электродов – утилизация также крайне невыгодна.

Более перспективно использовать тх как материал для переработки.

Остатки сварочных электродов

Действительно, большинство огарков электродов, уже не имеют покрытия и представляют собой обычную металлическую проволоку определенного диаметра. В этом случае плотность остатков и огарков стальных сварочных электродов эквивалентна аналогичному параметру металла. Таким образом, подобные отходы могут быть отправлены на переплавку для производства новых расходных материалов.

Конечно, важной характеристикой остается состав остатков сварочных электродов. Поэтому требуется сортировка огарков по их разновидности, чтобы в процессе переплавки получить сталь, уже легированную требуемым химическим составом и не требующую дальнейшей очистки.

Продажа сварочных отходов

Размер огарков зависит непосредственно от сварщика, точнее того места, где он закончил работу и составляет 50 – 100 мм. Таким образов отходы электродов остаются перспективным рынком сбыта металлолома. Впрочем, следует различать веб объявления. Нередко, под фразой: купим остатки электродов, подразумевается неликвид, а не стальной огарок, как таковой.

Утилизация отходов сварки, особенно остатков электродов, становится регламентированной процедурой. Как результат, сбор стальных огарков производится непосредственно на месте сварочных работ с сортировкой согласно марке изделия. Далее, металлолом взвешивается и может быть реализован в место переработки.

Альтернативно, продать можно и сварочный шлак. Цена на этот вид отходов будет существенно ниже, к тому же найти покупателя под них более сложно.

Источник: https://xlom.ru/recycling-and-disposal/ostatki-i-ogarki-stalnyx-svarochnyx-elektrodov/

Причины, по которым шлаковые включения образуются

Довольно часто только осваивающие сварочные технологии специалисты задаются вопросом почему много шлака при сварке образуется на соединительных стыках. Появление таких включений обусловлено разными факторами:

• металл быстрее обычного остывает и шлак попросту не успевает выйти за пределы сварочной ванны;
• низкое качество электродов, используемых при сварке. При этом неравномерно происходит плавление и в сварочную ванну попадают частички электрода;
• при низких значениях раскисления металла образуется много шлака при сварке. Это процесс, при котором из уже мягкого металла устраняются молекул кислорода. Они ухудшают механические свойства металла и разрушают его структуру;
• некачественная подготовка и зачистка от грязи, ржавчины и масел свариваемых кромок;
• высокие значения поверхностного натяжения шлака препятствуют всплытию его на поверхность;
• применение флюса или электродов из тугоплавких металлов и с большим удельным весом;
• не соблюдении режимов и технологии сварки, например, неправильно подобранный угол наклона или же неподходящая скорость перемещение электрода.

Чтобы осуществлялась сварка без шлака или же с минимальным его количеством, желательно обратиться за помощью к опытным сварщикам. Если вы хотите самостоятельно сваривать, то следует научиться сваривать самые простые элементы и только потом приступать к более сложным.

Как шлак отличить от металла

С разными проблемами и вопросами при создании металлоизделий посредством сваривания сталкиваются сварщики, особенно новички. Например, многие затрудняются как отличить шлак от металла при сварке.

В действительности отличить металл и шлаковые включения несложно. Для этого следует обратить внимание на следующие факторы:

• цвет. Под воздействием высокой температуры металл при сваривании расплавляется, приобретая при этом красноватый оттенок. При остывании цвет покрасневшего металла темнеет. Совершенно иначе ведет себя шлак. Он непосредственно в процессе сваривания имеет темный цвет, а при остывании становится светлее;
• скорость остывания. Металл в отличии от шлака застывает намного быстрее;
• структура остывшего металлического сплава более плотная, а шлаковые включения являют собой рыхлую корочку;
• текучесть. Металл при расплавлении более жидкий, что способствует большей его подвижности. В процессе сваривания несложно увидеть, как он закипает. Шлак более тягучий и хуже прогревается.

Отличить шлак от металла при сварке можно непосредственно в момент, когда он появляется в сварочной ванне. Если проследить как расплавляется металл, то можно увидеть возникновение яркого света под кончиком электрода, а за его очертаниями видны четкие контуры стыкового соединения и самой сварочной ванны. Металл определяется по светлому оттенку, шлак — по темному.

Основы электросварки

Разобравшись с видами и типа соединений сварных швов, можно переходить к основам электросварки. Если вы планируете обучаться самостоятельно, то вам необходимо будет запастись всеми необходимыми материалами. Так как с первого раза практики вас, скорее всего, ожидает небольшой провал, то лучше запастись большим количеством материала.

Также важно знать некоторые термины и обозначения перед началом работ:

1. Сварная дуга – это раскалённый до невероятно высоких температур (порядка 5-7 тысяч) газ, так что обращаться со сваркой нужно предельно аккуратно, иначе вы рискуете нанести себе или окружающим серьёзные ожоги.
2. Дуговая сварка – этот вид сварки делается при помощи электрической дуги, которая нагревает газ до невероятно высоких температур. При соприкосновении с поверхностью металлического изделия, металл начинает плавиться вследствие чего образуется так называемая – «сварочная ванна». После остывания металла появляется сварной шов.
3. Аргонодуговая сварка – практически, как дуговой вид сварки, только в качестве разогреваемого газа здесь необходимо использовать аргон. Данный вид сварки очень хорошо подходит для различных прутьев арматуры толщиной не более 5 миллиметров.

Почему шлак нужно удалять

Шлаковые включения в основном состоят из оксидов за счет пористой структуры существенно понижают прочностные свойства металла. При эксплуатации сварной конструкции оксиды из шлака способны вступать с железом в химическую реакцию, что приводит к ее разрушению. Поэтому сразу после остывания, когда шлак становится черным его необходимо удалять.

На начальном этапе сварки образовавшийся над ванной шлак с окислами защищает металл от быстрого охлаждения. Поскольку намного медленнее понижается температура металла, при удалении шлака после сварки швы получаются более ровными и однородными.

Есть и другие причины, по которым рекомендовано удалять после сваривания деталей образовавшийся на стыках шлак:

• намного легче проверить качество сварного соединения, когда на нем отсутствуют шлаковые включения;
• нередко на готовые изделия наносят лакокрасочные покрытия, а наличие шлаковых вкраплений существенно ухудшает внешний вид конструкций;
• при необходимости выполнить шок в несколько слоев сперва необходимо удалить шлак и только после этого создавать следующий слой.

Обратите внимание! Если не удалить сварочный шлак, применение готового изделия может быть невозможным из-за присутствующих дефектов в виде волчков и неметаллических включений. Особенно важно это для конструкций, которые при эксплуатации будут подвергаться высоким внешним нагрузкам.

Характерные ошибки и дефекты сварки

При наплавлении первого валика вдоль корня стыкового шва проникновение металла в корень может быть недостаточным в силу недостаточной силы сварочного тока или чрезмерной скорости сварки. Причина может также заключаться в слишком большом диаметре электрода для данной канавки. При слишком большой силе сварочного тока может произойти прожог корня шва.

Дефекты сплавления

Если сила тока недостаточная или слишком высокая скорость сварки, могут произойти несплавления между наплавленным и основным металлом.

Несплавления могут иметь место и в том случае, если используется слишком маленький электрод при сварке на большом участке холодного основного металла. В этом случае следует использовать электрод большего диаметра и подогревать основной металл.

Дефекты кромок шва

Дефекты кромок могут произойти в силу чрезмерной силы сварочного тока. Однако такие дефекты могут возникнуть и при правильном токе, если дуга будет слишком длинной или если не­правильно перемещается электрод.

При сварке снизу вверх в вертикальном положении при коле­бательном движении электрода последний нужно на мгновение прижимать к каждой стороне вали­ка, чтобы металл хорошо проник в шов и чтобы избежать дефектов кромки шва.

Дефекты кромки могут быть индикаторами разрыва в сварном соединении.

Поры в сварном шве

Поры в шве могут образоваться из-за содержания влаги в покрытии электрода, особенно при сварке электродами с основным покрытием. Кроме того, причиной образования пор может быть мокрый или влажный основной металл свариваемого изделия. Такой шов ухудшает прочность соединения.

Тепловые трещины

Тепловые трещины могут образоваться во время и сразу после периода охлаждения шва по двум основным причинам:

Из-за включений в основном металле, которые имеют тенденцию к сегрегации и могут об­разовать слой в середине шва. Этот слой препятствует сращиванию кристаллов. К таким вещест­вам прежде всего относятся углерод и сера.

В случаях, когда тепловые трещины вызваны такими веществами, перейдите на электрод с основным покрытием. Если же трещины появились при сварке электродом с основным покрытием, значит данный металл является несвариваемым.

Напряжение через шов может вызвать появление тепловых трещин, даже если основной металл не сегрегирует в шве В определенный промежуток критической температуры, сразу же после коагуляции валика шов имеет очень слабую способность к деформации и, если усадка ме­талла больше, чем растяжение шва, образуется трещина. Этого можно избежать, зажав свари­ваемую деталь специальным зажимным приспособлением, которое ограничивает усадку металла.

Тепловые трещины появляются в середине валика и представляют собой прямую трещину на поверхности.

Усадочные трещины

Усадочные трещины образуются тогда, когда способность шва к деформации (вязкость) меньше, чем реальная усадка. Такие трещины обычно бывают поперечными и вызываются значительной продольной усадкой. Чтобы избежать образования таких трещин, лучше всего использовать электроды с основным покрытием.

Водородные трещины

Трещины в металле шва образуются под воздействием водорода и могут образоваться в стали любого типа, которая прошла закалку или закаляется во время сварки.

Сталь с высоким пределом текучести будет содержать определенное количество упроченной структуры, обычно это мартензит.

Чем выше точка плавления, тем выше риск образования водородных трещин, они образуются в основном металле,, который непосредственно прилегает к зоне плавления, и, сочетаясь со сварочным напряжением, образуют трещины в металле шва.

Для сварки закаленной стали можно использовать только сухие электроды с основным покрытием, т. к. в этом случае выделяется очень мало водорода. Влажные электроды выделяют очень много водорода. Другими источниками водорода являются ржавчина, масло, краска или конденсация вдоль сварочной канавки. Подогрев канавки, скажем, до 50°С значительно снизит количество водорода.

Включения шлака в шов

Шлак состоит из неметаллических частиц с покрытия электрода. После каждого валика необходимо тщательно удалять весь шлак. Для этого используйте обрубочный молоток и проволочную щетку. Частицы шлака, попавшие в шов, серьезно снизят прочность соединения. Старайтесь избегать выжигания выемок, т. к. попавший туда шлак трудно удалить.

При подготовке сварочной канавки убедитесь, что она имеет достаточный зазор для обеспечения хорошего сплавления и облегчения удаления шлака. Удалите окалины и ржавчину со свариваемой поверхности и проверьте, правильно ли вы выбрали электрод для данной сварочной позиций.

Как минимизировать шлаковые включения при сваривании металлов

Многих начинающих мастеров беспокоят вопросы «почему много шлака при сварке инвертором». Как правило такие проблемы наблюдаются при сварке, когда элементы находятся в нижнем положении. В случаях, когда деталь расположена под уклоном, то шлак стекает намного быстрее чем жидкая металлическая смесь из сварочной ванны. В связи с тем, что шлак не успел выйти наружу, он остается в сварочном шве.

Также шлаковые образования появляются при чрезмерно больших зазорах или при недостаточном токе в отношении к толщине металла. Намного реже проблемы со шлаком возникают при создании вертикальных швов, при этом шов остается сверху, а шлак стекает вниз.

Некоторые профессиональные сварщики советуют ставить заготовку под уклоном и варить сверху вниз, другие предлагают использовать для сварки электроды без шлака с темным покрытием.

Чтобы внутрь сварочной ванны не попадали частички шлаков, следует координировать направление электрода. Располагать его нужно таким образом, чтобы при испарении электродного покрытия поток газа такой дефект «выдувало» на внешнюю поверхность соединительного стыка. Оставлять шлак в сварочной ванне нельзя. Он быстро должен кристаллизироваться, что позволит удалить его без особых усилий.

Как избавиться от шлака

Чтобы при сваривании избавиться от шлака, можно попытаться увеличить дугу. Это предотвратит затекание шлаковых образований под сварочную ванну.

Изменением полярности тока при сварке инвертором и движением от минуса к плюсу электродом можно предотвратить накопление шлака в шве. Нельзя на одном месте слишком долго задерживаться, перемещать дугу необходимо быстро и равномерно.

Если габариты изделия позволяют, можно попытаться обратно «загнать» шлак, меняя угол наклона детали. Меньше шлака дает инверторная сварка на обратных токах. Такой аппарат лучше всего использовать начинающим сварщикам, поскольку они предотвращают залипание электрода и в разы упрощают сварочный процесс.