Электроды рутиловые маркировка: плюсы и минусы покрытия, применение

Содержание

марки, маркировка, для чего это покрытие, применение

Ни одна сварка не происходит без основного элемента – электрода. К определенному сварочному аппарату стоит подобрать определенный оптимально подходящий электрод. Но есть виды, которые подходят к сварочному агрегату практически любой марки и отличаются рядом преимуществ. К таким удобным в применении и легко используемым электродам относят рутиловые, главное, что и сварочные швы после их деятельности отличаются аккуратностью и тонкостью. Что это такое — рутиловые электроды и когда следует использовать именно их – в тексте.

Рутиловые электроды: что это такое и для чего они нужны

Все электроды изготавливаются по одинаковому принципу: на металлический стержень из специального сплава наносится особое покрытие. Как правило, от типа покрытия зависит то, где будут использоваться электроды данного типа.

Электроды с рутиловым покрытием предназначены для ручной дуговой сварки. Покрытие изготавливается преимущественно из двуокиси титана. Это позволяет добиться высокого качества сварочного шва, а также благоприятно влияет на весь процесс сварки.
СПРАВКА: Этот тип покрытия — один из самых безопасных, так как не выделяет вредных веществ при горении, которые может вдыхать сварщик.

Почему так популярны

Рутиловые электроды считаются одними из лучших. Они обладают рядом преимуществ, благодаря которым ровный и качественный шов получается у сварщика с любым опытом.

Можно использовать как с переменным, так и с постоянным током. Сварочная дуга в любом случае сохраняет стабильность горения.
Можно сваривать металлические соединения, покрытые небольшим слоем грунтовки.
Идеально подходят для использования при варке коротких швов или в неудобных местах. Дуга легко разжигается и так же легко зажигается повторно.
Позволяют сформировать шов с высоким показателем ударной вязкости. Это достигается благодаря повышенной щёлочности шлака.
Сваренный рутилом шов обладает отличной стойкостью и усталостной прочностью. Даже под длительным воздействием знакопеременных нагрузок он сохраняет свои качества.
При сварке рутиловыми электродами характерным является низкий коэффициент разбрызгивания. Это делает процесс сварки более удобным для сварщика.
Удобно повторно использовать электрод. После окончания сварки на кончике стержня остаётся нагар, который не нужно счищать (в отличие от других типов покрытий). Нагар рутиловых электродов является полупроводником, поэтому можно продолжить работу без дополнительных заморочек.
Меньше вреда для здоровья. В процессе горения рутилового покрытия не выделяются опасные вещества. Поэтому меньше негативного воздействия на органы дыхания сварщика.

ВАЖНО: Низкие требования к варочной поверхности. Даже при сильной влажности поверхности шов не теряет свои свойства. Допускается также сварка при наличии коррозийного слоя (до 30%).

Рутиловое покрытие электродов — характеристики

Электроды с данным видом покрытия чаще всего могут быть двух основных типов: Э42 и Э46 (по государственному стандарту). Тип обязательно указывается в маркировке упаковки. Металл шва, сваренного электродами типа Э42 имеет следующие технические характеристики:

Предел прочности — 410 Мпа;
Относительное удлинение — 22%;
Ударная вязкость — 80 Дж/см2.

Шов, сваренный электродами Э46, имеет более прочные показатели:

Предел прочности — 450 Мпа;
Относительное удлинение — 20%;
Ударная вязкость — 147 Дж/см2.

При изготовлении рутиловых электродов используется низкоуглеродистая сварочная проволка (СВ-08 или СВ-08А). На неё и наносится рутиловое покрытие. В маркировке таких электродов находится буква «Р», которая и указывает на тип покрытия. Как правило, после буквы «Р» всегда следуют две цифры:

Первая указывает на то, в каких пространственных положениях можно производить сварку. Большинством рутиловых электродов можно варить в любом положении.
Вторая указывает на тип сварочного тока: переменный или постоянный, его полярность и напряжение холостого хода.

Диаметр электродов

Э42А-УОНИ-13/45-3.0

-УД ———————————— Е432(5)-Б 1 0

Следующим в маркировке прописывается диаметр металлического стержня. Значение указывается в миллиметрах с десятыми долями, через запятую. Сечение электрода подбирается исходя из толщины свариваемых заготовок и сварочного тока. Слишком тонкие электроды будут быстро сгорать и разбрызгивать присадочный металл, а слишком толстые создадут дополнительное сопротивление и сделают сварку некачественной из-за малой глубины проплавления.

Маркировка

В зависимости от производителя и конкретного вида изделий маркировка упаковок может несколько отличаться. Однако большинство рутиловых электродов маркируются практически одинаково. Рассмотрим подробнее на примере маркировки электродов МР-3.

На их упаковке можно увидеть следующую маркировку: Э 46 –МР-3–УД Е 430 (3)-Р26.

Разберём всё по порядку:

Э46 — указывает на тип согласно ГОСТу. Это означает, что данная модель предназначена для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Предел прочности при разрыве — 46 кгс/мм2.
МР-3 — марка от производителя.
У — обозначает назначение электрода. Для сварки углеродистых сталей, предел прочности при растяжении — 60 кгс/мм2.
Д — коэффициент толщины покрытия (толстое).
Е — международная маркировка. Обозначает тип электрода с плавящимся покрытием.
43 — прочность при растяжении (430 Мпа).
0 — показатель относительного удлинения (20%).
(3) — показатель температуры -20оС. Это минимальная температура, при которой металл шва сохраняет ударную вязкость не меньше 34 Дж/см2.
Р — тип покрытия. В нашем случае — рутиловое.
2 — показывает, в каких положениях можно проводить сварочные работы. Этот показатель обозначает, что варить можно в любом направлении, кроме вертикального «сверху-вниз».
6 — для качественной работы нужно использовать ток обратной полярности, постоянный. Напряжение холостого хода должно быть примерно 70В.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Группа индексов

Иногда в маркировке присутствует дополнительное обозначение, прописываемое под горизонтальной чертой.

Э42А-УОНИ-13/45-3.0-УД ———————————— Е432(5)

-Б 1 0

Цифра 4

указывает на устойчивость сварного шва к коррозии. Всего существует пять ступеней (0/2/3/4/5) — чем выше число, тем лучше. В нашем примере цифра 4, что говорит о высокой защите шва от ржавчины при последующей эксплуатации.

Цифра 3

относится к максимальной температуре, при которой сохраняется жаропрочность соединения. Всего бывает 9 вариантов, где 1 — 500 градусов, а 9 — свыше 850 градусов. В нашем случае 3 — шов выдержит нагрев до 560-600? С без потери свойств.

Цифра 2

— предел рабочей температуры шва. Тоже имеет 9 уровней с показателем от 600 до 1100 градусов. В нашем примере 2 указывает на пределе в 650? С, после которого в металле начнутся изменения.

Значение взятое в скобки (5) — количестве ферритной фазы в шве. Индекс подразделяется на 8 уровней с процентным содержанием от 0.5-4.0% до 10-20%. При нашем показателе 5 содержание ферритной фазы колеблется от 2.0 до 8.0%.

Такая группа индексов указывает сразу не несколько характеристик. Обычно, она пишется на упаковках электродов, предназначенных для работы с низколегированными и легированными металлами.

Физико-химический состав

В зависимости от производителей и разновидных модификаций, состав рутилового покрытия может немного отличаться. Однако в большинстве случаев состав следующий:

Концентрат рутила (диоксид титана) — 48%.
Полевой шпат — 20%.
Ферромарганец — 15%.
Магнезит — 15%.
Декстрин — 2%.

Некоторые виды электродов могут содержать также дополнительные элементы: например, целлюлоза. Такие покрытия маркируются буквами «РЦ», что расшифровывается как «рутилово-целлюлозное покрытие».

Рутиловые электроды: применение

Благодаря своим прекрасным качествам рутиловые покрытия широко применяются в различных условиях и считается одним из наиболее практичных видов. Перечислим основные варианты применения, в которых электроды этого типа отлично справляются со своей задачей:

Сварка конструкций из низкоуглеродистой стали. Химический состав покрытия позволяет эффективно работать с черными и низколегированными металлами. В таких случаях шов получается ровный и без трещин.
Сварка трубопроводов. Отлично подходят для ремонта труб, которые проводят жидкости. В таком случае сложно полностью осушить рабочую поверхность металла. Однако сварочная дуга рутиловых электродов горит стабильно даже при попадании капель воды в зону горения.
Широко применяются для ремонта деталей или инструментов, которые со временем истираются. Рутиловые электроды позволяют максимально эффективно наплавлять шов значительной толщины. За счёт небольшого разбрызгивания достигается экономия материала.

Электроды с рутиловым покрытием: плюсы и минусы

По сравнению с другими типами покрытий, рутиловое обладает рядом преимуществ:

Стойкость шва. Сваренный металл не подвержен появлению холодных или горячих трещин.
В противовес кислому покрытию, сварочная дуга рутилового горит при переменном токе так же интенсивно, как и при постоянном.
Легко обрабатывать участки, где нужны короткие швы. Если основное покрытие требует непрерывного ведения шва, так как сварочную дугу сложно повторно разжигать, то с рутиловыми всё проще. Дуга легко зажигается, при этом с кончика стержня не нужно счищать нагар.
Подготавливать рабочую поверхность не обязательно. Другие типы электродов чувствительны к окислениям и ржавчине, что приводит к непрочному шву. Рутиловые электроды позволяют сформировать стабильный и стойкий шов независимо от качества поверхности.
После сварки шлак легко отделяется, а поверхность шва практически не нуждается в шлифовке.

Есть и недостатки:

Подойдут не для всех конструкций. Небольшой диапазон металлов, с которыми можно использовать этот тип покрытия, накладывает определённые ограничения на их эксплуатацию. Для сварки высокоуглеродистой стали такие электроды нельзя использовать.
Свойства резко ухудшаются при повышении напряжения тока. Поэтому придётся следить за соответствием номинальному показателю.
Нужно проводить подготовительные работы — просушку и прокалку.

[ads-pc-4][ads-mob-4]

Пространственное положение

Указывает, для каких положения в пространстве предназначены электроды. Игнорирование этой части маркировки приводит к плохому провару, прожогам, повышенному расходу металла на разбрызгивание и каплепадение. Всего существует четыре варианта индекса:

Э42А-УОНИ-13/45-3. 0-УД ———————————— Е432(5)-Б 1

универсальные для всех положений (как в нашем примере).
для всех положений, кроме вертикального сверху-вниз.
оптимально варят по горизонтали на вертикальной поверхности. Не предназначены для потолочной сварки.
для нижних угловых, тавровых и обычных соединений.

Лучшие марки электродов с рутиловым покрытием

ESAB-SVEL OK 46.00

Производятся в России шведским концерном ESAB. Эта модель является одной из лучших в своей категории и обладает следующими преимуществами:

Низкие требования к предварительной подготовке. Даже отсыревшие изделия можно прокаливать при температуре 70-90оС.
Не боятся влаги. Дуга стабильно горит при контакте с увлажнённой поверхностью.
Минимальный порог необходимого тока, который нужен для уверенного горения, значительно ниже, чем у других видов электродов.
Формируют прочный и ударостойкий шов.

Lincoln Electric Omnia 46

Производятся американской фирмой Lincoln Electric, которая выпускает электросварочную продукцию ещё с 1927 года. Электроды отличаются доступной ценой и являются отличным выбором для новичков. Сварочная дуга не требует точного контроля — при небольшом её удлинении не теряется стабильность горения.

При эксплуатации Omnia 46 выделяется относительно небольшое количество искр. Прочный шов позволяет использовать их для сварки ответственных конструкций (например, трубопроводов, работающих под высоким давлением).

ОЗС-12

Электроды этой марки имеют сертификат НАКС, который позволяет применять их для сварочных работ на ответственных и опасных объектах. Среди преимуществ марки:

Шов ведётся легко и ровно, даже без особого мастерства сварщика.
После остывания на поверхности остаётся тонкая шлаковая корочка, которая легко отделяется.

Но есть и недостаток. Несмотря на то, что обычно рутиловые покрытия не восприимчивы к влаге, электроды этой марки чувствительны к отсыреванию. Отсюда вытекают дополнительные требования по хранению, прокалке (при температуре 150оС перед каждым использованием), а также очистке сварочной ванны от крупных загрязнений.

МР-3

Электроды типа МР-3 — одни из самых распространённых. Бренду «Ресанта» удалось сохранить все достоинства рутилового покрытия и избежать недостатков, которые встречаются у других производителей изделий этого типа.

МР-3 легко разжигаются, формируют прочный и ровный шов, эффективно работают с разным током. Недостатком является повышенная чувствительность к влаге. Перед применением их необходимо прокаливать не менее часа при температуре 150-170оС.

Преимущества и недостатки покрытия

При горении целлюлозные электроды выделяют большой объем газов, включая оксид углерода. Сварочная ванна надежно защищена от контакта с воздухом. Электрическая дуга имеет слабоокисленную атмосферу, в которой восстанавливается кремний. Чтобы он не попал в шов и не образовал раковины, кремний раскисляют марганцевой рудой, вводят ее в качестве добавок в обмазку.

Положительные свойства и характеристики целлюлозных покрытий:

сварка током переменным и постоянным;
дуга легко загорается;
высокая производительность, до 50 мм/мин;
отсутствие вредных испарений;
любое положение шва;
шлак легко отделяется;
не образуются непровары;
корневой шов чистый;
глубоко проплавляет свариваемый материал.

При сварке трубопроводов многослойным швом целлюлозные электроды применяются для наложения нижнего слоя для формирования корневого валика с обратной стороны.

Высоколегированные стали, особенно хромоникелевые с низким содержанием углерода, варят после прогрева места стыка до 200 ⁰C, чтобы избежать холодных трещин.

К недостаткам относятся:

сильное разбрызгивание, теряется до 15 % металла;
повышенное количество кислорода в металле шва;
образование подрезов;
шов образуется крупночешуйчатый;
при малой скорости сварки образуются прожоги и перегрев.

Сварка целлюлозными электродами отличается сильным треском, характеризующим разбрызгивание.

Рисунок 2 — Разбрызгивание при сварке с целлюлозным покрытием

Концентрация целлюлозы в обмазке высокая. Температура прокаливания не должна превышать 120 ⁰C, лучше использовать более низкую – 110 ⁰C. Влага плохо испаряется. Не допустить намокания обмазки можно только при правильном хранении электродов. Их складируют в сухом помещении с относительной влажностью воздуха менее 50 % и температурой выше +15 ⁰C. Не допускается резкий перепад температуры. После прокаливания электроды, имеющие целлюлозное покрытие, хранят в сушильных шкафах при 80 ⁰C. Для транспортировки используют термопеналы.

Сварка электродами с рутиловым покрытием

Несколько нюансов, которые необходимо учитывать при проведении сварочных работ:

Проверьте, из какого материала сделан электрод. И сейчас речь не о покрытии, а о самом стержне. Для достижения максимально качественного шва металл стержня должен совпадать с металлом конструкции, которая сваривается.
Важно также учитывать толщину электродов. Она должна соответствовать толщине металла конструкции, хотя может и быть толще или тоньше, что компенсируется силой тока и мастерством сварщика.

Видео

Посмотрите парочку роликов, где умелец делится опытом работы именно рутиловыми электродами.

Что такое переменный ток в сварке

Плохо это или хорошо, какой ток лучше? Переменный или постоянный? Однозначного ответа вам не даст никто.

Классификация сварки.

Для начала лучше разобраться с особенностями процессов при переменном токе, они следующие:

Поведение дуги оставляет желать лучшего: при переменном напряжении она самая нестабильная.
Сварочный шов не самого высокого качества из-за отклонения от оси сварочной дуги.
Если дуга гаснет, то возобновить ее горение можно только при повышении напряжения.
Металл разбрызгивается в значительной степени.

При всех этих сложностях оборудование, необходимое для сварки переменным током, является простым и недорогим. Это, прежде всего, трансформаторы – аппараты, которые по-прежнему весьма популярны среди мастеров сварки.

Казалось бы, что электроды для переменного тока должны постепенно терять свою актуальность: ведь на рынке появилось множество выпрямителей – недорогие и с удобными для работы небольшими габаритами. Тем не менее, эти расходники по-прежнему востребованы на многих производствах и в кустарных мастерских.

Большая часть марок универсальна, что также чрезвычайно устраивает отечественных сварщиков старшего поколения.

Если разобраться, лучшие расходники для «переменки» имеют и показывают очень серьезные производственные плюсы. Прежде всего это касается получаемой электрической дуги: это ее стойкость и легкий поджиг. Еще одной особенностью таких электродов является низкий уровень разбрызгивания металлов во время сварки.

Сварочный трансформатор

Диаметр электродов и толщина стали.
Для осуществления сварки с помощью трансформатора необходимые следующие обязательные элементы конструкции:

Обмотки первичная и вторичная. Первичная – из специального изолированного провода, на вторичной обмотке изоляции нет.
Магнитный провод.
Винт для контроля положения двух обмоток и изменения расстояния между ними.
Защитный корпус для всего агрегата.
Рукоятка винта, ходовая гайка.
Вентилятор и другие элементы в зависимости от модели трансформатора.

Несмотря на то, что многие профессионалы сварки расценивают трансформаторы как оборудование «уходящего поколения», на рынке они представлены в виде широкой линейки моделей самого разного значения и для кошельков любой толщины.

Трансформаторы различаются по следующим критериям:

габаритам и весу;
силе тока на выходе;
уровню напряжения на выходе при холостом ходе;
объему потребляемого электричества;

Сварочный генератор

Он оценивается как самостоятельный аппарат, необходимый для работы, если нет полноценного сетевого электричества.

Маркировки электродов.

Устройство генератора включает в себя обязательные конструкционные элементы:

Важнейшая часть – преобразователь состоит из электрогенерирующего элемента с двигателем переменного напряжения. Они обеспечивают изменение показателей тока.
Приводной двигатель внутреннего сгорания.
Индикатор для мониторинга и фиксации силы тока.
Переключатели режимов.
Специальный прерыватель цепи.
Регуляторы силы тока и поведения электрической дуги.
Клеммы для подключения кабелей и выходы ан 230В.

Такого рода генераторы выпускаются в двух вариантах:

Коллекторные генераторы.
Вентильные генераторы.

Главными преимуществами газового генератора в сравнении с другими аппаратами для сварки являются:

Компактность и, следовательно, высокая мобильность.
Удобство, относительная дешевизна, бесшумность.
Широкая функциональность и высокая надежность.
Достаточно высокие технические характеристики.

Прокалка электродов с рутиловым покрытием

Электроды этого типа нуждаются в предварительной прокалке перед использованием. Распространенные требования к прокалке: не менее часа в печи при температуре до 350оС.

Это общие требования, а точные указания зависят от конкретной марки. Некоторые модели слабо чувствительны к влаге и могут прокаливаться при относительно невысоких температурах (до 90оС), или же вовсе не нуждаться в прокалке. Хотя есть марки, которые могут отсыревать и терять свои свойства. Точный режим прокалки указывается производителем.

Маркировка импортных электродов . Сварочные работы. Практическое пособие

Согласно DIN EN 499, у электродов для сваривания нелегированных сталей существуют покрытия следующих типов: A – кислое, C – целлюлозное, R – рутиловое, RR – толстое рутиловое, RC – рутилово-целлюлозное, RA – рутилово-кислое, RB – рутиловое основное, B – основное.

При этом следует различать основные и смешанные типы покрытий. Используемые как условные обозначения буквы происходят от английских терминов. Здесь буква C = cellulose (целлюлоза), A = acid (кислый), R = rutile (рутил), B = basic (основной).

В Германии основную роль играет рутил. Покрытие стержневых электродов может быть тонким, средним и толстым. Поскольку покрытие рутиловых электродов может быть любой толщины, для электродов с толстым покрытием было введено отдельное обозначение RR.

У легированных и высоколегированных электродов такого разнообразия покрытий нет. У стержневых электродов для сваривания нержавеющих сталей, которые регламентированы в DIN EN 1600, различают, к примеру, электроды с рутиловым и основным покрытием, как и у электродов для сваривания жаропрочных сталей (DIN EN 1599), однако и в этом случае среди рутиловых электродов есть смешанные рутилово-основные типы, что, впрочем, никак не проявляется в обозначениях. Это относится, например, к электродам, имеющим лучшие свойства при проведении сварочных работ в стесненных условиях.

Стержневые электроды для сваривания высокопрочных сталей (DIN EN 757) выпускаются только с основным покрытием.

Свои обозначения в маркировке электродов нашли даже рекомендуемые позиции при сварке (рис. 18). Для сварки вертикальных швов сверху вниз электроды имеют маркировку PG, в противоположном направлении – PF. Сварка сверху в вертикальной позиции – РА, в горизонтальной – РВ. Сварка снизу в вертикальной позиции – РЕ, в горизонтальной – PD.

Рис. 18. Рекомендуемые позиции при ручной сварке стержневыми электродами согласно ISO 6947

Согласно DIN EN 499, существуют и указания относительно минимальных значений предела текучести, прочности при растяжении и вязкости металла шва и относительно сварочных характеристик. Например, короткое условное обозначение E 46 3 B 42 H5 содержит следующую информацию: стержневой электрод для ручной сварки (Е) обладает пределом текучести не менее 460 Н/мм², прочностью при растяжении 530–680 Н/мм² и минимальным удлинением 20 % (группа цифр 46 согласно табл. 4). Работа развития трещины, равная 47 Дж, достигается при температуре –30 °C (показатель 3 согласно табл. 5). Покрытие электрода основное (В). Первая цифра в пятой группе (42) указывает на вывод и предпочтительный вид тока (согласно табл. 6), вторая цифра в этой группе обозначает разрешенные положения при сварке (табл. 7). Приведенный в качестве примера электрод обладает выводом от 105 до 125 % и сваривается только при постоянном токе (4) в любых положениях, кроме вертикального сверху вниз (2). Содержание водорода в металле шва составляет менее 5 мл/100 г металла шва. На это указывает последняя группа (Н5). Нормированы также показатели Н10 и Н15 с соответствующим содержанием водорода. Если металл шва, кроме марганца, содержит и другие легирующие элементы, указание на них содержится перед показателем типа покрытия с обозначением химического элемента и, возможно, с указанием на процентное содержание (например, 1Ni).

Похожие системы обозначений существуют для высокопрочных электродов (DIN EN 757), жаропрочных электродов (DIN EN 1599) и нержавеющих электродов (DIN EN 1600). У жаропрочных и нержавеющих электродов с основным материалом, помимо характеристик прочности, должны совпадать и характеристики жаропрочности, и антикоррозионные свойства металла шва. Поэтому в этих случаях действует правило, согласно которому для получения требуемых характеристик легирование металла шва должно быть как можно ближе к легированию основного материала либо несколько выше.

Сравнение использования рутиловых и целлюлозных электродов

На рынке доступно множество типов электродов для ручной дуговой сварки (ММА). В зависимости от основной составляющей их флюса они группируются в три категории: целлюлозные, рутиловые и основные. Все электроды состоят из проволоки с сердечником (обычно диаметром 2,5–6 мм), покрытой флюсом. Стержневая проволока, как правило, изготавливается из низкокачественной ободочной стали, а флюсы содержат много элементов, позволяющих улучшить микроструктуру сварного шва.

Состав флюса влияет на поведение электродов. Основные компоненты различных типов электродов и защитный газ, создаваемый для каждого из них, описаны в таблице 1 (Bowniszewski, 1979). Таблица 1. Основные составляющие трех возможных типов электродов и защитный газ, образующийся при их сжигании0014

Рутил Титания (TiO2) В основном CO2 Базовый Соединения кальция В основном CO2 Целлюлозный Целлюлоза Водород + CO2

Основные характеристики электродов ММА подробно описаны (Bosward, 1980). В следующих параграфах приводится сводка характеристик электродов общего назначения (рутиловых и целлюлозных).

Рутиловый электрод

Отличие электродов Э6012 от Э6013 состоит в том, что покрытие Э6012 содержит натрий, а покрытие Э6013 содержит калий. Оба они могут работать от постоянного тока (DC+), но только последний подходит для работы от переменного тока (AC). Рекомендуется работать с постоянным током, чтобы компенсировать неустойчивость руки сварщика.

Благодаря высокому содержанию диоксида титана (также называемого диоксидом титана) рутиловый электрод обеспечивает гладкую поверхность валика, легкое удаление шлака и ровную дугу. Во время горения флюсовое покрытие в основном образует углекислый газ.

Этот флюс также содержит целлюлозу. Несмотря на то, что содержание целлюлозы намного ниже, чем в целлюлозном электроде (до 10% по Бонишевскому), ее присутствие вместе с влагой означает, что эти электроды производят относительно высокие уровни водорода: до 25 мл/100 г металла сварного шва. (сайт ТВИ). Это ограничивает их использование для мягких сталей толщиной менее 25 мм и тонколистовых низколегированных сталей типа C/Mo и 1Cr1/2Mo (веб-сайт TWI).

Электроды с рутиловым покрытием можно использовать для сварки во всех положениях, кроме положения вертикально вниз. Осаждение можно улучшить за счет добавления порошка железа, что приводит к осаждению большего количества металла при том же токе. Однако электроды с добавлением железного порошка можно использовать только в горизонтальном положении.

Электроды с рутиловым покрытием имеют среднее проплавление, тихую дугу и незначительное разбрызгивание (Bosward, 1980). Они создают большое количество самоотделяющегося шлака, который требует небольшой очистки после сварки.

Вероятно, это наиболее широко используемые электроды общего назначения (веб-сайт TWI). Однако эти электроды не следует использовать на конструкциях, где требуется высокая ударная вязкость (Bosward, 1980). В таблице 2 приведены их механические свойства.

Таблица 2 Типичные механические свойства, полученные с E6012 и E6013 AWS A5.1/A5.1M, 2012 г.

Impact value requirement (AWS as welded)	Testing temperature	Yield strength requirement (MPa)	Typical tensile requirement (MPa)
E6012
Не указано	0°С	330	430
Е6013
Не указано	0°С	330	430

Целлюлозный электрод

Подобно рутиловым электродам, различия между целлюлозными электродами E6010 и E6011 заключаются в электрических параметрах, используемых во время сварки, и типе их покрытия. Покрытие Е6010 содержит натрий; E6011 содержит калий. Оба они могут работать от постоянного тока (DC+), но только последний подходит для работы от переменного тока (AC). Процесс MMA можно использовать в режимах DCEN, DCEP или AC, но опять же рекомендуется постоянный ток, чтобы уравновесить неустойчивость руки сварщика.

Газовый щит, образующийся при сжигании целлюлозы, содержит водород, монооксид углерода и диоксид углерода. В сварном шве можно найти от 30 до 45 мл водорода на 100 г (веб-сайт TWI). Это имеет два следствия: хорошую защиту сварочной ванны и высокий уровень диффузионного водорода в металле шва и околошовной зоне (ЗТВ). Высокий процент водорода является причиной высокой скорости осаждения и более глубокого проникновения за счет создания пробивной дуги (Clyne, 1984), которой хорошо известен этот вид электродов.

Другим следствием содержания водорода в газовой защите является требование более высокого напряжения (около 70 В).
Однако основным недостатком этого электрода является высокое содержание водорода в защитном газе. Это приводит к высокому уровню диффузионного водорода в сварном шве, что является одним из параметров, влияющих на водородное растрескивание (также называемое холодным растрескиванием), если не соблюдаются передовые методы и не предпринимаются превентивные меры.

Высокий уровень водорода означает, что любая сталь, сваренная этими электродами, должна иметь очень высокую стойкость к холодному растрескиванию, вызванному водородом (веб-сайт TWI). Эти электроды в основном используются для сварки низкоуглеродистой нелегированной стали. Их следует использовать только с учетом состава стали, ограничений и необходимости предварительного подогрева.

Еще одним преимуществом целлюлозных электродов является возможность сварки в положении трубы печи (или вертикально вниз). Электроды E6010 иногда называют электродами для печных труб. Это положение может улучшить сварной шов и помогает повысить эффективность и производительность благодаря быстрому охлаждению шлака.

Этот метод сварки должен выполняться опытным сварщиком, который может выполнять сварку в быстрой последовательности, чтобы поддерживать горячее состояние сварки и обеспечивать выход водорода. На толстостенных трубах сварщик может испытывать трудности с контролем сварочной ванны из-за ее увеличения в размерах и риска выхода за пределы дуги и затопления соединения (Спиллер, 19). 91). Следует отметить, что любой тип целлюлозного электрода требует высокой квалификации сварщика, поэтому сварку печных труб особенно нельзя проводить без тщательности и подтверждения компетентности сварщика.

Количество образующихся брызг ограничивает использование очень сильного тока (Bosward, 1980). Целлюлозные электроды также выделяют большое количество дыма (Welding and Cutting, 2013), но количество шлака, удаляемого после каждого сварного шва, невелико (веб-сайт TWI).

Механические свойства целлюлозных электродов представлены в таблице 3. Имеются значения ударной вязкости до -30°C в состоянии после сварки.

Таблица 3 Типичные механические свойства, полученные с помощью E6010 и E6011, AWS A5.1/A5.1M, 2012

Требуемое значение (AWS AS сварки) (МПа)	Типичная прочность на растяжение (МПа)
Э6010
27Ж	-30°С	330	430
Е6011
27Ж	-30°С	330	430

Его характеристики глубокого проплавления, высокая скорость наплавки и возможность использования в вертикальном положении означают, что эти электроды в основном используются для прокладки трубопроводов по пересеченной местности, хотя они используются в более ограниченной степени для сварки резервуаров. (сайт ТВИ).

В промышленных условиях использование электродов этого типа обычно ограничивается корневым проходом процедуры сварки. После корневого прохода в течение следующих десяти минут следует нанести горячий проход, чтобы ограничить охлаждение сварочного прохода и позволить водороду выйти. Это ограничение должно быть указано в спецификации процедуры сварки.

Опять же, эти электроды требуют квалифицированного сварщика. Это особенно актуально при работе с трубой с наружным диаметром менее восьми дюймов, поскольку сварка в вертикальном положении вниз может быть затруднена.

Заключение сравнения

В соответствии с европейским стандартом (EN 1011-2:2004) необходимая температура и продолжительность предварительного нагрева могут быть определены в зависимости от углеродного эквивалента стали и количества диффундирующего водорода, создаваемого электродом. Это определяет классификацию электродов по пятибалльной шкале от A до E.

Категория А соответствует электродам, создающим количество диффузионного водорода более 15 мл/100 г наплавленного металла. Категория E относится к электродам, создающим количество диффузионного водорода менее 3 мл/100 г наплавленного металла. Оба типа электродов относятся к категории А для определения предварительного нагрева.

Согласно Boniszewski (1979), несмотря на приемлемое качество и прочность сварного шва, полученного с помощью целлюлозных электродов (100 Дж по Шарпи-V, полученный при -10°C), из-за требуемой высокой температуры предварительного нагрева их обычно избегают для высоких технологий. изготовление, такое как морские сооружения или сосуды под давлением

Целлюлозные электроды более сложны в использовании и, следовательно, требуют квалифицированного сварщика. Их большим преимуществом является повышенная скорость, которую они обеспечивают за счет технологии дымохода или вертикальной сварки вниз, но не качество сварки. Они подходят в тех случаях, когда необходимо сварить большое количество труб или требуется много вертикальных швов вниз, а не для разовых работ. Скорость перемещения может достигать 300 мм/мин.

В любом случае использование целлюлозных электродов обычно ограничивается корневым проходом многопроходной процедуры. Использование горячего прохода имеет жизненно важное значение в случае целлюлозных электродов.

В следующей таблице приведены результаты сравнения и предыдущие выводы.

Таблица 4 Сравнение характеристик электродов

Характеристика	Рутиловый электрод	Целлюлозный электрод
4	Нижний	Высшее
Напряжение (В)	Нижний	Высшее
Проникновение	Нижний	Высшее
Количество брызг	Нижний	Высшее
Удаление шлака	Самовыпускающийся	Требуется чистка
Очистка	Очень мало требуется	Всегда нужен
Позиция	Все, кроме вертикального вниз	Все, включая печную трубу/вертикально вниз
Простота использования	Легкий	Требуется квалифицированный сварщик
Создание дыма	Меньшее количество дыма	Большое количество дыма
Опасность водородного растрескивания	Низкий риск при правильном предварительном нагреве	Высокий риск
Одно- или многопроходная сварка	Одно- и многоходовые	Многопроходный
Меры предосторожности при предварительном нагреве	Требуется предварительный подогрев в соответствии с BS EN ISO 1011-2:2004	Требуется предварительный подогрев в соответствии с BS EN ISO 1011-2:2004
Термическая обработка после сварки	Отжиг водорода можно использовать для удаления диффузионного водорода

Руководство и передовая практика по предотвращению водородного растрескивания в случае использования целлюлозных электродов

Водородное растрескивание происходит при температуре, близкой к температуре окружающей среды, если выполняются три условия: диффундирующий водород в сварном шве, растягивающие напряжения и восприимчивая микроструктура (Kihara, 1970 ).

Растягивающих напряжений нельзя избежать, но их можно уменьшить с помощью разумной конструкции. Микроструктуру можно до некоторой степени контролировать, выбирая материал, менее чувствительный к водородному растрескиванию (с низким углеродным эквивалентом [EN 1011-2: 2004]). Наконец, уменьшением содержания диффузионного водорода в сварном шве можно управлять, выбирая расходуемый материал с низким содержанием водорода (что не относится к целлюлозному электроду) или улучшая выделение водорода из сварного шва.

Содержание водорода в металле сварного шва зависит от скорости охлаждения от температуры сварки (Folkhard et al, 1973). Для сравнения, образцы, извлеченные после сварки целлюлозными электродами и охлажденные в неподвижном воздухе, имеют более низкое содержание диффузионного водорода, чем образцы, закаленные в ледяной воде. Скорость охлаждения можно уменьшить за счет увеличения предварительного нагрева и межпроходной температуры.

Когда толщина увеличивается, время дегазации (и время сварки) для сварного шва увеличивается, и поэтому увеличивается количество дегазирующего водорода. Также дополнительный нагрев следующего прогона приводит к дегазации ранее нанесенного валика и к более тонкой микроструктуре. Однако остаточные напряжения возрастут.

Условия охлаждения корневого шва имеют решающее значение для содержания водорода в сварном шве. Очистка или повторный нагрев второго прохода помогает высвободить диффузионный водород.

Дополнительные рекомендации и рекомендации по использованию целлюлозных электродов

Прежде всего, только сварщикам с недавней квалификацией, относящейся к использованию целлюлозных электродов, должно быть разрешено выполнять какие-либо сварочные работы с ними.

Предварительный нагрев, аналогичный необходимому для рутиловых электродов, следует применять перед сваркой, чтобы снизить скорость охлаждения сварного шва и обеспечить выделение водорода.

Использование целлюлозных электродов должно быть ограничено корневым проходом и всегда должно сопровождаться горячим проходом с другим электродом, чтобы обеспечить удаление большей части диффундирующего водорода и улучшение макроструктуры сварного шва. Кроме того, следует избегать однопроходных угловых сварных швов, так как это может повысить чувствительность к водородному растрескиванию. Это связано с тем, что твердость ЗТВ и количество диффундирующего водорода, вероятно, будут выше без последующего повторного нагрева при последовательных проходах.

Целлюлозные электроды не следует сушить, так как они используют водород в атмосфере для защиты сварочной ванны. Их следует использовать непосредственно из упаковки производителя. Если электрод влажный, его можно высушить в печи при температуре 120°C. Если электроды намокли, их необходимо выбросить. Рекомендации по расходуемым хранилищам можно найти в AWS A5.1/A5.1M.

В случае высокого риска водородного растрескивания возможен последующий нагрев (также называемый водородным обжигом) сварного шва путем либо поддержания минимальной межпроходной температуры, либо повышения температуры до 200–300°C сразу после сварки, до охлаждения зоны сварки ниже минимальной межпроходной температуры (EN 1011-2: 2004).

Заключение

Только сварщики, имеющие недавнюю квалификацию для использования специально целлюлозных электродов, должны иметь право выполнять какие-либо сварочные работы с ними.

Использование целлюлозного электрода должно быть ограничено корневым швом перед заполнением шва электродами с рутиловым покрытием. Горячий проход следует наносить максимум через десять минут после завершения корневого прохода.

Предварительный подогрев следует выбирать в соответствии с BSI BS EN 1011-2, принимая во внимание марку материала и прочность сварного шва.

Каталожные номера

ASME B31.3 A106 класс B.
AWS A5.1/A5.1M, 2012 г.: «Технические условия на электроды из углеродистой стали для дуговой сварки защищенным металлом».
Boniszewski T, 1979: «Ручная дуговая сварка металлом – старый процесс, новые разработки, Часть II: Понимание электродов MMA, металлург и технолог». Vol. 11. № 11.
Bosward I, 1980: «Руководство по выбору электрода для сварщика». Том. 41, № 210, стр. 10-13.
BSI BS EN 1011-2: «Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Часть 2. Дуговая сварка ферритных сталей». 2004 г.
Clyne A J, 1984: «Оценка электродов с низким содержанием водорода для кольцевой сварки трубопроводов». British Gas R&D.
Folkhard, H, Schabereiter H, Rabendteiner G, Rettenbacher H, 1973: «Новые данные о содержании водорода в сварных соединениях как основа для безтрещинной сварки высокопрочной трубопроводной стали целлюлозными электродами». Международная конференция по сварке, стр. 39. /44.
Кихара Х., Тераи К., Ямада С., Нагано Т., 1970: «Исследование температуры предварительного нагрева сварных швов высокопрочной стальной конструкции». Trans Jap. Сварочное общество, д. 1, стр. 119/129.
Сварка и резка: «Выбор стержневых электродов (часть 1) для сварки и резки». 123, № 4, 2013.
Spiller KR, 1991: «Варианты процесса и ручные методы сварки трубных конструкций, Технологическая сварка труб и труб». Изд.: В. Лукас. Издательство: Abington, Cambridge, CB1 6AH, UK, Abington Publishing; ISBN 1-85573-012-X. Глава 1, стр. 1-20.
Веб-страница TWI: http://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/welding-consumables-part-1-082/

Влияние типов электродов на параметры источника сварочного тока

По мере того, как более производительные процессы, такие как сварка MIG/MAG, захватывают сварочную промышленность, роль сварки электродом (MMA) в последние десятилетия стала меньше. Отчасти из-за этой уменьшающейся роли и простоты процесса оптимизации дуговой сварки не уделяется много внимания. Однако современное оборудование для дуговой сварки имеет множество настроек, влияющих на поведение дуги. Тип электрода, особенно покрытие на электроде, существенно влияет на характеристики зажигания дуги и перенос материала в сварочную ванну. Оптимизация настроек сварочного аппарата для решения этих проблем может улучшить качество сварки или, по крайней мере, облегчить достижение желаемого результата.

Основные регулируемые параметры

Сварочный ток , естественно, является наиболее важным регулируемым параметром при сварке электродом. Кроме того, практически все современные аппараты для дуговой сварки позволяют пользователям отдельно регулировать текущий уровень периода зажигания дуги. Например, в сварочных аппаратах Kemppi для этой функции используется термин «горячий старт». Настройка горячего старта сделана максимально простой: пользователи могут регулировать время и текущий уровень периода зажигания дуги всего одной настройкой. Увеличение горячего старта улучшает зажигание, но, с другой стороны, слишком высокий горячий старт может вызвать дефекты сварки, такие как прожоги или в худшем случае подрезы.

Еще одна распространенная настройка при сварке электродом – регулирование динамики дуги . Этот параметр регулирует поведение тока, подаваемого в ситуациях короткого замыкания. Для сварщиков эта регулировка выглядит и ощущается на практике как изменение силы дуги. Таким образом, сварочные аппараты Kemppi называют эту конкретную настройку «силой дуги». Например, увеличение силы дуги может снизить риск прилипания электрода. С другой стороны, слишком высокая сила дуги может увеличить количество брызг.

В дополнение к этим двум общим настройкам, самое передовое оборудование для дуговой сварки может иметь настройку длины дуги, т. е. уровень напряжения, уровень, при котором дуга гасится для прекращения сварки. Регулируя разрыв дуги как можно ниже, пользователи могут свести к минимуму ожоги во время остановки. Однако для некоторых типов электродов и методов их применения требуется установка высокого уровня обрыва дуги, чтобы предотвратить непреднамеренное прерывание сварки. Установка максимального уровня обрыва дуги позволяет сварочному оборудованию растягивать дугу до тех пор, пока позволяет запас напряжения. Уменьшение этого значения позволяет программе источника питания выдать команду на отключение дуги на заданном уровне.

Типы электродов и их особенности

Типы электродов обычно классифицируются на основе химического состава покрытия и сердцевины электрода. Если в дополнение к химическому составу принять во внимание поведение дуги и требования к настройкам сварочного аппарата, следующий метод классификации доказал свою работоспособность как в теории, так и на практике:

Основные электроды
Рутиловые электроды
Электроды из нержавеющей стали
Высокоэффективные электроды
Целлюлозные электроды

В странах Северной Европы наиболее широко используются основные электроды . Как правило, зажигание дуги для этих типов электродов слабое, особенно после того, как графитовый наконечник сгорел при первом зажигании. Чтобы улучшить зажигание дуги при использовании основных электродов, пользователи должны использовать ток зажигания дуги (горячий старт), который явно выше сварочного тока. С основными электродами перенос материала осуществляется в виде крупных капель и происходит посредством сильных коротких замыканий. По этой причине базовые электроды требуют относительно высокой силы дуги, что означает грубую динамику дуги для оптимального функционирования. По своей природе уровень обрыва дуги основного электрода не должен ограничиваться из-за крупных капель и мощных коротких замыканий.

Во всем мире использование рутиловых электродов довольно распространено. Как правило, они обеспечивают хорошее зажигание. Вот почему рутиловые электроды не требуют такого сильного горячего пуска, как основные электроды. Рутиловые электроды имеют более мелкие капли, чем обычные электроды. Это означает, что пользователи могут сваривать с меньшей силой дуги, чем с обычными электродами, то есть с более мягкой дугой. Чтобы свести к минимуму следы прожога при использовании электродов с рутиловым покрытием, уровень обрыва дуги может быть достаточно низким. Электроды из нержавеющей стали также обычно имеют рутиловое покрытие. Из-за электропроводности и текучести основного материала пользователи чаще всего получают наилучшие результаты с электродами из нержавеющей стали с более высокими настройками горячего старта и силы дуги. Выбор этих настроек рекомендуется при сварке на более низком токе, что не редкость при работе с нержавеющими сталями.

Высокоэффективные электроды обычно ведут себя так же, как рутиловые электроды по сравнению с основными электродами. Однако их дуговое напряжение или длина дуги еще больше, а это означает, что им не требуется много горячего пуска, чтобы избежать прилипания. Кроме того, перенос материала имеет мелкие капли, что делает любые короткие замыкания небольшими и легкими. Вот почему пользователи могут выполнять сварку с низким усилием дуги при использовании высокоэффективных электродов. Из-за длинной дуги уровень обрыва дуги должен быть лишь слегка ограничен.

Электроды целлюлозные используются, в том числе, для сварки трубопроводов на строительных площадках. Они также в некоторой степени являются электродами общего назначения, например, в Южной Америке. Повторное зажигание дуги обычно представляет собой проблему с этими электродами, потому что покрытие электрода часто сгорает с края раньше, чем с сердечника. Вот почему целлюлозные электроды часто требуют умеренно интенсивного горячего пуска. Когда пользователи сваривают трубы целлюлозными электродами, они используют специальную технику, при которой длина дуги сильно варьируется. При сварке вблизи основного материала требуется очень большое усилие дуги, чтобы предотвратить прилипание. С другой стороны, при сварке вдали от основного материала необходим большой запас напряжения, чтобы избежать уровня обрыва дуги. Пользователи не должны ограничивать уровень обрыва дуги при использовании целлюлозных электродов из-за этого конкретного метода.

Оптимизированные настройки для простого и быстрого доступа

Компания Kemppi недавно выпустила сварочный аппарат нового поколения Master 315 . Данное оборудование имеет источник питания на 300 ампер, отвечающий даже самым строгим требованиям к электродуговой сварке, в том числе при использовании специальных технологий сварки целлюлозными электродами. Исключительно большой запас напряжения, упомянутые выше удобные настройки и новые инновационные функции делают все это возможным.

Вспомогательная сварка , ранее доступный только в семействе продуктов MasterTig, теперь также доступен для сварки электродом. Пользователям нужно ответить всего на три вопроса. Затем оборудование предлагает соответствующие настройки для параметров, описанных выше. Кроме того, машина предоставляет рекомендации по выбору полярности (DC+/DC-). Предлагаемые настройки доступны по нажатию кнопки. Новая версия MMA Weld Assist не только включена в Master 315, но и доступна через системное обновление для всех устройств MasterTig, оснащенных TFT-дисплеем. Единственным отличием является отсутствие регулировки обрыва дуги и настроек целлюлозного электрода.

Сначала пользователь выбирает тип электрода из вариантов на основе описанной выше классификации. На основе этого выбора пользовательский интерфейс затем предлагает соответствующие настройки для горячего старта, силы дуги и разрыва дуги. Если пользователь выбирает целлюлозный электрод, оборудование автоматически активирует специальную программу сварки, в которой динамика дуги оптимизируется в соответствии со свойствами целлюлозного электрода и требуемыми специальными методами работы. После выбора типа электрода пользователь выбирает диаметр электрода и тип соединения. Величина сварочного тока выбирается на основе этих двух вариантов и типа электрода.

Как только пользователь принимает предложенные настройки, устройство сразу готово к сварке. Тем не менее, пользователь все еще может настроить параметры по своему вкусу.

Резюме

В принципе, сварка электродами — простой процесс. Однако есть еще важные настройки управления, влияющие на поведение дуги. Эти возможности позволяют пользователям улучшить качество сварки или добиться требуемого качества. Различные типы электродов имеют разные оптимальные настройки в сварочном оборудовании. Однако пользователи часто не замечают различий. Чтобы упростить задачу, Kemppi разработала Weld Assist для сварки электродами.

Автор: Кари, А. Инженер-сварщик, IWE Kemppi Oy

Загрузите эту статью на свой компьютер отсюда:

повседневная сварка. Он легкий и компактный, изготовлен из прочного литого под давлением пластика.