Сергей Кашин - Сварочные работы. Практический справочник

В сварных швах, выполненных электродами с кислым покрытием, могут образовываться так называемые газовые поры, если:

✓ в обмазке содержится много марганца;

✓ в применяющемся ферромарганце повышено содержание кремния и углерода;

✓ в свариваемом металле много кремния.

Наплавленный металл имеет временное сопротивление более 420 Н/м2, относительное удлинение – не менее 18 %, ударную вязкость – 8 × 10 Н·м/м2.

Электроды с кислым покрытием по механическим свойствам сварного соединения и металла шва принадлежат к типу Э42 (ГОСТ 9467–75).

Из недостатков электродов данной группы следует назвать следующие факторы:

✓ повышенное разбрызгивание металла;

✓ выделение марганцовистых соединений, вредных для здоровья сварщика;

✓ склонность к частому образованию кристаллизационных трещин;

2) основное (Б), в состав которого входят карбонаты кальция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы (ферротитан, ферросилиций и др.). При разложении карбонатов выделяются углекислый газ и окись углерода, которые обеспечивают защитную среду для расплавленного металла.

Наплавленный металл по своему составу соответствует спокойной стали с небольшим содержанием кислорода, азота и водорода. Количество серы и фосфора невелико (по 0,035 %), содержание марганца составляет 0,5–1,5 %, а кремния – 0,3–0,6 %.

Полученный металл сварного шва устойчив к образованию кристаллизационных трещин и обладает высокими показателями ударной вязкости при плюсовых и минусовых температурах.

Электроды такого типа находят применение в следующих случаях:

✓ для сваривания металлов большой толщины;

✓ для изготовления конструкций, предназначенных для эксплуатации в тяжелых условиях или для транспортировки газов;

✓ для сварки таких сталей, как литые углеродистые, низколегированные высокопрочные или с повышенным содержанием серы и углерода.

При использовании электродов с основным покрытием необходимо:

✓ тщательно подготавливать кромки (очищать от окалины, ржавчины, масла и проч.) свариваемых частей, изделий, конструкций;

✓ избегать увлажнения электродной обмазки;

✓ вести работу длинной дугой, в противном случае могут образоваться газовые поры.

Для получения заданных механических свойств сварного шва в покрытие добавляют хром, молибден, ферромарганец и ферросилиций;

3) рутиловое (Р), компонентами которого являются концентрат рутила (природный минерал, состоящий по большей части из двуокиси титана), карбонаты магния и кальция, кремнезем (добавляется в виде полевого шпата, слюды и гранита) и ферромарганец. К плюсам этого покрытия относится следующее:

✓ металл сварного шва, получающийся при сварке, по стойкости не отличается от того, который образуется при работе с электродами с кислой обмазкой;

✓ данные электроды не склонны к образованию газовых пор даже в условиях сварки по окисленным поверхностям или металлу, который был ранее наплавлен электродами со стабилизирующим покрытием, при перемене длины сварочной дуги;

✓ обмазка обеспечивает устойчивое горение сварочной дуги, дает качественный шов и сопровождается минимальным разбрызгиванием металла;

✓ выделение вредных газов при осуществлении сварки довольно небольшое;

✓ при использовании данных электродов сварка может вестись в любом пространственном положении и от любого источника тока (как постоянного, так и переменного).

Металл шва содержит около 0,12 % углерода, 0,4–0,7 % марганца, 0,1–0,3 % кремния, по 0,04 % серы и фосфора, а уровень водорода определяется наличием в обмазке органических компонентов;

4) целлюлозное (Ц), состоящее в основном из горючих органических веществ, например крахмала, оксицеллюлозы, при сгорании которых создается газовая среда, защищающая расплавленный металл. В качестве шлакообразующих материалов выступают марганцевая руда, силикаты, рутил, титановый концентрат, а функцию раскислителя выполняет ферромарганец. При сварке электроды с таким покрытием дают небольшое количество шлака и характеризуются незначительным разбрызгиванием металла.

Как и электроды с рутиловым покрытием, их применяют при сварке в любом пространственном положении и от любого источника тока;

5) смешанного типа (двухбуквенное обозначение), к которому относятся следующие разновидности: а) рутилово-карбонатное (электроды АНО-3, АНО-4, АНО-5). Электроды с таким покрытием выгодно отличаются тем, что:

✓ формируют качественный металл шва независимо от пространственного положения, в котором ведется сварка;

✓ обеспечивают стабильное горение сварочной дуги при работе от источника постоянного и переменного тока любой полярности;

✓ образуют легко удаляющуюся шлаковую корку;

✓ характеризуются незначительной потерей металла от разбрызгивания;

✓ обеспечивают высокую ударную вязкость металла сварного шва при плюсовых и минусовых температурах как непосредственно после сварки, так и после старения;

б) рутилово-карбонатно-фтористое (электроды ОЗЛ-9 А), которое востребовано для сварки жаростойких сталей, эксплуатируемых при температуре до 1050 °C, а также в тех случаях, когда от металла шва требуется повышенная стойкость к охрупчиванию;

в) ильменитовое (электроды АНО-6), для которого характерно легкое возбуждение сварочной дуги. При работе с электродами с таким покрытием отмечено незначительное выделение дыма, газов и проч.;

г) рутиловое с железным порошком (электроды АНО-1). Наличие последнего в обмазке делает электроды с таким покрытием довольно высокопроизводительными. Основное положение, при котором осуществляются сварочные работы, – нижнее. При этом выделение вредных газов небольшое, а металл шва мало склонен к образованию газовых пор;

д) пластмассовое (электроды ВСП-1). В него тоже входит железный порошок. Такие электроды хорошо показали себя при заваривании зазоров, ими можно работать в любом пространственном положении и от источников постоянного и переменного тока. Кроме того, данное покрытие не впитывает влагу.

Необходимо также иметь в виду, что отечественной маркировке электродов по типу покрытия соответствуют международные обозначения (ISO) (табл. 13).

6. По виду пространственного положения, в котором могут быть использованы электроды, они предназначаются для сварки (каждому соответствует цифровое обозначение, представленное в скобках):

Таблица 13

Соответствие маркировок электродов в зависимости от типа покрытия 

✓ могут использоваться во всех пространственных положениях (1);

✓ во всех пространственных положениях, за исключением вертикального в направлении сверху вниз (2);

✓ можно применять в нижнем, горизонтальном положении на вертикальной плоскости и в вертикальном направлении снизу вверх (3);

✓ в нижнем положении и положении «в лодочку».

Приняты международные обозначения пространственных положений швов (рис. 29), в которых могут использоваться те или иные типы электродов.

Рис. 29. Обозначение пространственных положений швов: 1 – потолочное; 2 – горизонтальное; 3 – вертикальное сверху вниз; 4 – нижнее; 5 – наклонное для угловых и тавровых соединений; 6 – вертикальное снизу вверх

7. По роду тока, его полярности и номинальному напряжению холостого хода источника переменного тока, что отображено в табл. 14.

Таблица 14

Классификация сварочных электродов по роду тока и связанным с ним характеристикам 

Для работы с разными материалами предназначаются определенные типы электродов (табл. 15).

Таблица 15

Область применения некоторых марок электродов 

Электродные покрытия многофункциональны, поскольку:

✓ делают горение сварочной дуги стабильным;

✓ защищают сварочную ванну от кислорода и азота, содержащихся в атмосферном воздухе;

✓ нейтрализуют некоторые примеси;

✓ улучшают свойства металла шва, вводя в него легирующие вещества;

✓ дают такие виды шлаков, физические свойства которых должны способствовать нормальному образованию сварного шва и обеспечивать комфортное манипулирование электродом.

К покрытию предъявляются определенные требования, в частности:

✓ металл, газы и шлаки не должны вступать в реакции, которые могут привести к появлению в сварном шве пор;

✓ материалы, из которого как правило состоят покрытия, должны поддаваться измельчению и не должны взаимодействовать с жидким стеклом или друг с другом в замесе;

✓ состав покрытий должен быть таким, чтобы не нарушать санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и в процессе сварки.

Нанесение покрытия на электрод возможно двумя способами – опрессовкой и окунанием (в последние годы чаще всего применяется первый вариант).