Почему шлакуется сварочный шов и как убрать шлаковые включения?

Коротко

• Шлаковое включение - это шлак, который не всплыл на поверхность ванны и застыл внутри металла, по ГОСТ 30242-97 это дефект.
• Шов зашлаковывается из-за незачищенных проходов, заниженного тока, короткой или длинной дуги, неверного наклона электрода и узкой разделки.
• На швах Т3 и У6 по ГОСТ 5264-80 шлак чаще застревает в корне - там один скос кромки и один заход дуги.
• Шлак сбивают молотком и снимают щёткой между каждым проходом, а не только в конце.
• Ржавеет шов так же, как любой металл на воздухе и влаге, а невыбитый шлак только мешает потом его защитить.

Когда сварочный шов шлакуется, важно устранить причину до того, как деталь пойдёт под нагрузку. Ниже разбираем, почему шлакуется сварочный шов: что такое шлаковое включение, почему шов зашлаковывается при ручной дуге, почему шлак застревает в корне швов Т3 и У6, как его убрать и не занести снова.

1. Что такое шлаковое включение в сварном шве?

По ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением» шлаковое включение (обозначение 301) - это «шлак, попавший в металл сварного шва». Стандарт делит такие включения на линейные, разобщённые и прочие и относит их к группе твёрдых включений - вместе с флюсовыми, оксидными и металлическими включениями.

Сам шлак - побочный продукт горения дуги: расплавленное покрытие электрода или флюс всплывает на поверхность ванны, укрывает металл от воздуха и застывает коркой после остывания шва. Пока шлак остаётся на поверхности, это нормально и даже полезно - именно поэтому его вообще счищают, а не хотят видеть в металле.

Снаружи шов со шлаковым включением может выглядеть ровно, а рентген или излом покажет пустоты и инородные вкрапления внутри. На ответственных конструкциях - трубопроводах, металлоконструкциях под нагрузкой - такой шов вырубают и переваривают.

2. Почему зашлаковывается сварочный шов при ручной дуге?

Шлак попадает внутрь металла, когда он не успевает всплыть раньше, чем ванна застынет, или когда старый шлак с предыдущего прохода остаётся под новым валиком. При ручной дуговой сварке это связано с несколькими вещами сразу:

• Не зачистили шов между проходами. При многопроходной сварке остатки шлака с предыдущего валика запечатываются следующим - следующий проход просто заваривает их в металл.
• Заниженный ток. Ванна остывает быстрее, чем шлак успевает подняться на поверхность, - у сварщиков это одна из первых причин, которую проверяют, если шов регулярно шлакуется.
• Слишком короткая или слишком длинная дуга. Короткая дуга не даёт ванне прогреться и «отпустить» шлак наверх, длинная - разбрызгивает металл и сбивает форму ванны, из-за чего шлак затекает не туда.
• Неправильный наклон электрода. Если дугу вести слишком полого, шлак опережает ванну и затекает вперёд расплавленного металла, а не остаётся позади него.
• Узкая разделка кромок. Чем уже угол разделки, тем меньше места шлаку, чтобы выйти на поверхность, - он застревает в углах и корне шва.

Технику ведения дуги и электрода для новичков подробно разбирали в статье «Как варить электродом: понятная инструкция для начинающих» - там же про угол наклона и длину дуги.

3. Почему шлак застревает в корне на швах Т3 и У6?

По ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные» сварочный шов Т3 - это тавровое соединение со скосом одной кромки, односторонний шов, а сварочный шов У6 - угловое соединение со скосом одной кромки, тоже односторонний. У обоих один скос и одна сторона доступа к корню - это и есть узкая разделка.

В таком соединении дуге тесно: со стороны корня металл ещё не проплавлен как следует, а шлак с предыдущего прохода из угла деться некуда - он остаётся именно там, где потом обнаруживают непровар. Поэтому на Т3 и У6 зачистку корня перед следующим проходом контролируют особенно внимательно, а не только «сверху по валику».

4. Причина, признак и что сделать

• Причина: Не зачистили между проходами
  • Как выглядит: Тёмная полоса или крошка под новым валиком
  • Что сделать: Снять шлак щёткой перед каждым следующим проходом
• Причина: Заниженный ток
  • Как выглядит: Шов узкий, шлак ложится буграми, а не ровной коркой
  • Что сделать: Поднять ток в пределах, указанных для диаметра электрода на пачке
• Причина: Слишком короткая дуга
  • Как выглядит: Дуга гаснет, много налипаний по краям валика
  • Что сделать: Держать дугу чуть длиннее, дать ванне прогреться
• Причина: Электрод идёт слишком полого
  • Как выглядит: Шлак виден впереди дуги, а не позади неё
  • Что сделать: Выправить угол наклона электрода к шву
• Причина: Узкая разделка или корень шва Т3/У6
  • Как выглядит: Включения именно в углу или корне, снаружи шов ровный
  • Что сделать: Дать шлаку выйти по одному валику за проход, не заваривать всё сразу

5. Как убрать шлак и не занести его снова?

1. После каждого прохода сбить корку шлакоотбойным молотком или зубилом, пока металл ещё тёплый - так шлак отходит легче.
2. Пройтись по шву щёткой с металлической проволокой - убирает мелкую крошку, которую молоток не задел, особенно в углах и корне.
3. Если включение уже вскрылось и видно на поверхности - пройти это место зачистным кругом на углошлифовальной машине до чистого металла и переварить участок заново.
4. Только после этого класть следующий проход - заваривать шлак под новый валик нельзя.

Электроды для углеродистой стали при этом стоит подбирать под саму задачу, а не только под то, что есть под рукой, - от типа покрытия зависит, как ведёт себя шлак и насколько легко он потом снимается; посмотреть подходящие марки можно среди электродов для углеродистых сталей.

6. Почему ржавеет сварочный шов?

Ржавчина - это коррозия, самопроизвольное разрушение металла при взаимодействии с окружающей средой, в первую очередь с кислородом и водой. Шов ржавеет по той же причине, что и любой открытый металл рядом с ним - если поверхность не защищена, влага и воздух постепенно его окисляют. Невыбитый шлак закрывает поверхность шва от осмотра и от последующей обработки под покраску, поэтому его снимают полностью, а не только там, где видно снаружи.

7. Красивый сварочный шов: из чего он получается

Ровный валик без наплывов, подрезов и шлака на поверхности и внутри получается из тех же параметров, что убирают шлаковые включения. Ничего отдельного делать не нужно - тот же ток, та же длина дуги, тот же угол наклона электрода и та же зачистка между проходами заодно дают ровную чешую валика.

Если после зачистки в шве всё ещё находятся тёмные вкрапления - скорее всего дело в токе или длине дуги на конкретном проходе, а не в одной случайной ошибке, и стоит проверить оба параметра вместе.