Как защитить сварные швы от ржавчины

Сварные швы — зона повышенного риска коррозии, поэтому их защита требует комплексного подхода, который начинается с правильной подготовки и заканчивается многослойным покрытием.

Зоны сварного соединения особенно уязвимы к ржавчине: при сварке сгорает защитное покрытие, а металл становится более реакционноспособным. Если шов не обработать, коррозия начнётся именно здесь, даже если поверхность выглядит идеально. Поэтому защита сварных швов — обязательный этап, без которого металлоконструкция не прослужит долго.

Что нужно знать о ржавчине на сварных швах

Причины возникновения

Виды 

Методы устранения 

Ошибки антикоррозийной защиты

Почему сварные швы ржавеют

Термическое воздействие. Зона термического влияния возле шва нагревается без плавления, поэтому легирующие элементы выгорают. В нержавеющей стали это вызывает обледенение в частицах хрома и нарушение оксидного слоя и коррозионной стойкости. В углеродистой сталитермическое воздействие увеличивает внутреннюю энергию структуры и делает металл более химически активным. В результате зона шва становится анодной в отношении основного материала и покрывается ржавчиной.

Разбрызгивание расплавленного металла. При дуговой сварке капли металла вылетают из зоны сварочной ванны. Брызги оседают на прилегающих участках и на поверхности шва, поэтому появляются неровности и выступы. В этих местах повышенная адгезия к влаге и загрязнениям. В пределах повреждённых территорий формируются зоны с электрохимическим потенциалом, который несовместим с главным металлом. В результате возникают локальные гальванические элементы, где разбрызг выступает в роли анода и корродирует даже при наличии общего защитного покрытия. 

Неоднородность материалов. Соединение деталей с различным химическим составом, структурой или степенью легирования приводит к металлургической несовместимости. В зоне шва образуются интерметаллические фазы и микропоры, которые обладают локальными разновидностями потенциалов и становятся участками для проникновения влаги. 

Остаточное механическое напряжение. Неравномерное нагревание и остывание вызывают остаточные напряжения в зоне сварного соединения и  создают условия для коррозионного растрескивания. Этот вид разрушения металла развивается без видимых признаков, но способствует появлению микротрещин. 

Остатки флюса. При сварке под флюсом или с покрытыми электродами на поверхности металла остаются гигроскопичные соли и оксиды. При контакте с влагой флюсовые остатки растворяются и образуют электролитическую среду, которая провоцирует точечную и ножевую коррозию. В условиях переменной влажности процесс становится циклическим. 

Несовместимость материалов. Использование присадочных материалов, электродов или компонентов, которые по электрохимическому потенциалу не соответствуют основному металлу, приводит к образованию макрогальванических пар. Например, сварка углеродистой стали нержавеющим электродом создаёт пару, в которой углеродистая сталь становится анодом и интенсивно корродирует.

Какие виды коррозии бывают

Сплошная коррозия. Ржавчина поражает шов по всей длине сплошной полосой. Она может развиваться равномерно или неравномерно: в одних местах металл ржавеет сильнее, в других — слабее. Разрушение идёт по всей поверхности, но проникает на разную глубину. Чаще всего этот тип коррозии возникает на углеродистой или нелегированной стали, которую не обработали защитным покрытием после сварки. 

Местная коррозия. Точечные ржавые пятна появляются на отдельных участках швов и обычно не проникают глубоко, затрагивая только верхний слой металла. Преимущественно возникает на тех участках, где снижено содержание хрома. 

Ножевая коррозия. Выглядит как тонкая линия вдоль границы между основным металлом и сварным швом. Ржавчина распространяется по краям зёрен металла и проникает на всю толщину материала. Этому типу коррозии подвержены металлоконструкции из высокоуглеродистых, аустенитных и других легированных сталей.

Как бороться со ржавчиной

Подбор присадки и проволоки. При выборе электродов, проволоки и присадочного материала по стандартам степень выгорания легирующих веществ снижается. Для нержавеющей стали используют проволоку с большим содержанием хрома, которая обеспечивает стабильность сварного шва. 

Анодирование. При погружении конструкции в электролитическую ванну, которая наполнена хромовой или серной кислотой, на её поверхности формируется антикоррозионный слой. Перед началом обработки металл протравливают азотной кислотой и обезжиривают, а в ванну устанавливают свинцовый катод, чтобы подключить деталь как анод. Извлечённый материал обязательно промывают и сушат. Метод подходит только для алюминиевых сплавов. 

Отжиг. Технология состоит в нагреве соединяемых деталей до 700–800°С в специальной печке или с помощью газовой горелки. После этого их помещают в насыщенный хромом раствор. При высоких температурах молекулы хрома проникают в швы и предотвращают коррозию. Обычно этим методом обрабатывают мелкие детали: размер изделия важен при погружении в ёмкость с раствором. 

Лужение. Метод основан на наплавке олова на сварной шов при помощи паяльника или газовой горелки. Перед началом обработки зону соединения зачищают до металлического блеска, а перед покрытием оловом прогревают. При охлаждении металла формируется защитный слой, который устойчив к коррозии. Технологию обычно используют для защиты углеродистой стали. 

Использование химических средств. Сварные швы обрабатывают спреями и пастами сразу после сварки. Средства на основе синтетических масел образуют плёнку, которая отталкивает влагу, кислоты способны восстанавливать легированные металлы, а алкидные смолы добавляют материалу стойкость к воде. Химические составы используют для ровных горизонтальных и вертикальных поверхностей. 

Шпатлевание. Зачистка швов до металлического блеска и шпатлевание помогает скрыть следы сварки и выровнять поверхность. Последующий этап грунтования обязателен: только после него на высохший материал наносят лак и краску. Метод подходит и для уже заржавевшего металла, но в этом случае нужно полностью удалить коррозию, чтобы процесс не распространялся дальше под краской. 

Какие ошибки возникают при обработке

Нанесение защиты на грязную поверхность. Состав, который нанесли на неподготовленную поверхность, не может проявить свои свойства и защитить металл от коррозии. Сцепление покрытия и плоскости зависит от чистоты и микрорельефа материала. На недостаточно очищенной поверхности остаются масляные пятна, пыль, абразивные частицы, остатки окалины и плёнка конденсата. Загрязнения создают барьер между металлом и защитным слоем, который ложится неравномерно и со временем отслаивается. В тех местах, где образовались пропуски, развивается подплёночная коррозия.

Использование неподходящих электродов и присадок. Если при сварке используются материалы, которые не соответствуют основному металлу по химическому составу, в зоне шва формируется гальваническая пара — электрохимическая система из двух разнородных металлов, находящихся в контакте в присутствии электролита. В такой паре один металл становится анодом, а другой — катодом. Анод начинает корродировать, а катод остаётся защищённым. Ржавчина развивается на месте шва: под слоем краски начинается скрытая межкристаллитная или подповерхностная коррозия. Реакция ослабляет соединения изнутри и разрушает металл. 

Пропуск нейтрализации кислотных составов. Нанесённые на поверхность кислотные составы не испаряются со временем, а остаются в порах металла, на резьбе и под сварными швами для продолжения взаимодействия. При наличии влаги кислота катализирует электрохимическую коррозию: снижает pH и создаёт агрессивную среду, ускоряет ионизацию железа и активизирует процессы подповерхностного разрушения. Если вовремя не нейтрализировать состав, то ржавчина начнёт скрытно развиваться на местах сварных швов. 

Шпатлевание незащищённого металла. Шпатлёвка не является барьером для влаги. Она впитывает конденсат и запускает процессы коррозии. Ржавчина развивается незаметно, но изолировать металл от воздействия среды поможет грунт. 

Недостаточный прогрев при отжиге и лужении. Лужение создаёт сплошной и адгезионно прочный защитный слой, который изолирует сталь от влаги и агрессивной среды. Чтобы припой равномерно растёкся по поверхности, нужно достичь точной температуры плавления. При недостаточном прогреве он ложится пятнами и оставляет участки без защиты. В зонах недостаточного контакта создаются гальванические пары: припой и оголённая сталь в присутствии влаги вызывают ускоренную коррозию. В случае отжига недогрев приводит к неполному снятию напряжения после гибки и активному появлению ржавчины в зонах швов. 

Защита сварных швов от коррозии — это ключевое условие долговечности металлоконструкции. Только полный цикл обработки: от зачистки и обезжиривания до нанесения совместимых антикоррозионных составов — гарантирует, что «слабое звено» не станет причиной раннего разрушения. Время, потраченное на укрепление швов, вернётся годами службы металла без ремонта и перекраски.