Контрольная работа: Классификация электродов

2.3 Электроды с рутиловым покрытием

Большую часть покрытия (50 % и более) составляет шлакообразующий компонент - рутил TiO₂, кроме него вводят карбонаты СаСО₃,MgСО₃ и алюмосиликаты (каолин, полевой шпат и др.).

В качестве газообразующих применяют минеральные (СаСО₃) и органические вещества (целлюлоза). В качестве раскислителя и легирующего компонента применяют Fe-Mn , в некоторые вводят железный порошок (покрытия РЖ).

Составы рутиловых покрытий приведены в таблице

При плавлении покрытия образуется кислый шлак (см. табл.)

К_к = (SiO₂+TiO₂)/CaO> 1 , В=0,3 < 1

Шлак рутиловых покрытий содержит большое количество SiO₂, что вызывает окисление железа и марганца

(SiO₂)+2[Fe]=2[FeO]+[Si] (SiO₂)+2[Mn]=2(MnO)+[Si]

Газовая фаза по составу занимает промежуточное положение между газовыми фазами кислых и основных покрытий (см. табл. 3)

Достоинство электродов с рутиловым покрытием:

Низкая токсичность покрытия, малое выделение вредных газов в процессе сварки, т.к. в покрытии отсутствует СаF₂и вдвое меньше Fe-Mn, чем в кислых покрытиях.

Высокая стабильность горения дуги, возможность сварки на переменном токе, т.к. в покрытии нет СаF₂ , а рутил TiO₂ и мрамор СаСО₃ повышают стабильность горения дуги.

Рутиловые покрытия обеспечивают мелкокапельный перенос металла и меньшее разбрызгивание.

При плавлении дают "короткий" шлак, что улучшает сварку в потолочном, положении. Однако при сварке в вертикальном и потолочном положениях требуется техника выполнения сварки «с отрывом».

1 - «длинный» шлак 2 - «короткий» шлак

5. Обеспечивают лучшее растекание жидкого металла и хорошее формирование шва с плавным переходом к основному металлу, что уменьшает концентрацию напряжений.

Отличаются легкой отделимостью шлаковой корки, особенно электроды АНО-3, АНО-4.

В отличие от кислых покрытий рутиловые меньше окисляют сварочную ванну, она лучше раскислена, по составу соответствует полуспокойной стали (содержание кислорода в шве 0,08-0,09 %). Механические свойства металла шва выше, чем при сварке кислыми покрытиями.

В отличие от основных покрытий рутиловые менее чувствительны к увлажнению, окалине, ржавчине, влаге, органическим загрязнениям и удлинению дуги (с точки зрения образования пор).

При введение железного порошка дают более высокий коэффициент наплавки: АНО-1 до 15 г/Ач, АНО-20 до 14,5 г/Ач, АНО-19 до 13 г/Ач.

Недостатки электродов с рутиловым покрытием:

В отличие от кислыхрутиловые покрытия содержат более дорогие, дефицитные компоненты.

В отличие от основных рутиловые покрытия сильнее окисляет железо и особенно легирующие элементы, поэтому для сварки средне- и высоколегированных сталей эти покрытия не применяют.

Кислый шлак рутиловых покрытий загрязняет шов включениями SiO₂, что снижает пластичность и ударную вязкость.

Кислый шлак не обеспечивает десульфурации, дает повышенное содержание серы в шве, пониженную стойкость против горячих трещин по сравнению с основным покрытием.

Кислый шлак не обеспечивает дефосфорацию, дает повышенное содержание фосфора в шве и склонность к хладноломкости, в отличие от основных покрытий.

Наличие в покрытии целлюлозы ограничивает температуру прокалки 200 - 240 ^оС, влага недостаточно удаляется из покрытия, в шве повышенное содержание водорода (0,2-0,3 г/см³), низкая стойкость против холодных трещин при сварке бейнитных и других сталей, чувствительных к водороду.

Электроды с рутиловым покрытием не следует применять для сварки конструкций, работающих при высоких температурах, вследствие повышенной чувствительности сварных швов к деформационному старению и низкой длительной пластичности. В условиях ползучести сварные швы, выполненные рутиловыми электродами имеют повышенную склонность к растрескиванию.

Электроды с рутиловым покрытием применяются для сварки и наплавки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и некоторых низколегированных сталей с пределом прочности до 460 МПа. Поэтому электроды с рутиловым покрытием относятся к типу Э-46.

Для сварки ответственных судовых конструкций Морским Регистром допускаются электроды АНО-4 и ОЗС-17Н, а Речным Регистром - электроды ОЗС-4, ОЗС-12 и ОЗС-17Н.

Рутиловые электроды с большим количеством железного порошка можно использовать для сварки среднеуглеродистых сталей без опасения образования горячих трещин в швах. Электроды ОЗС-12 допускают сварку вертикальных швов сверху - вниз.

Электроды НЭ-1, НЭ-2, ОЗС-17Н, АНГ-1 применяются для сварки наклонным электродом, а не гравитационной сварки (ГОСТ 2601-84).

Схема сварки наклонным электродом: 1 - шов, 2 - сварочная дуга, 3 - электрод, 4 - обойма, 5 - штанга

2.4 Электроды с органическим покрытием

В сварочном процессе широко используются электроды с органическими покрытиями. Как правило, покрытие таких электродов состоит из горючих органических материалов. Ярким примером таких веществ является оксицеллюлоза или крахмал. Эти вещества во время сварки образовывают хорошее разложение в дуге, а также обеспечивают высокую степень газовой защиты расплавляемого металла.

В свою очередь, шлакообразующими веществами в таких электродах, выступают такие вещества, как рутил и титановый концентрат, а также это может быть марганцевая руда и силикаты. В качестве же раскислителя, чаще всего используется ферромарганец. Такой тип электродов обеспечивает низкое разбрызгивание металла, что положительно сказывается на сварочном процессе, а также небольшое количество выделяемого шлака, который кроме всего прочего, после сварки, без труда удаляется. Пригодны такие электроды для сварки в любом пространственном положении, причем сварка может проводиться как под воздействием переменного, так и под воздействием постоянного тока. Органическое покрытие не дает возможности перегреться металлу и сварному соединению при сушке, или же при сварке металла. Во время выполнения шва, органические вещества в составе электрода выгорают до такой степени, что это приводит к изменениям в химическом составе металла и шва по всей его поверхности. А так как в органическом покрытии присутствуют все необходимые и полезные вещества для протекания сварки, сварной шов получается весьма качественным и надежным. Как правило, металлы, которые наплавляются при помощи электродов с органическими покрытиями, по химическому составу приближены к соответствию спокойной или же полуспокойной стали. При этом, во время работы выделяется небольшое, но достаточное количество газов - примерно 0,04-0,1% кислорода, около 0,01-0,02% азота и около 0,25-0,35% водорода. Поэтому, это хорошо сказывается на выполнении сварочного соединения. Что же касается механических свойств металла, который образуется при выполнении шва, то электроды с органическим покрытием, соответствуют типу Э42 и включительно по Э50.

На практике, электроды с органическим покрытием применяются для сварки трубопровода в тяжелых монтажных условиях. Очень часто, такие электроды используются для выполнения первого шва, причем в самых труднодоступных и сложных местах, например, при выполнении поворотных или же неповоротных стыков. При этом, сварка может проходить с низкоуглеродистой или низколегированной сталью.

2.5 Электроды со специальными покрытиями

Существует определенный тип электродов со специальными покрытиями. В число таких электродов вошли покрытия, которые нельзя отнести к другим типам электродов. Например, рутилово-карбонатные покрытия электродов, или же рутилово-карбонатно-фтористые покрытия. Также, к специальным покрытиям относится ильменитовое и пластмассовые покрытия, а также электроды с рутиловым и железным порошком. Сейчас, мы подробнее рассмотрим, чем же все-таки отличаются одни и другие типы покрытий, и почему они отнеслись к специальным видам.

Итак, начнем с рутилово-карбонатных покрытий. Такие электроды имеют высокие сварочно-технологические свойства. Во время работы с данным покрытием электродов, обеспечивается очень хорошее формирование металла для шва, причем в любом существующем пространственном положении. Также, после сварки обеспечивается очень легкая отделимость шлаковой корки, а во время работы, обеспечивается надежное горение сварочной дуги, как при переменном, так и при постоянном токе, причем любой последовательности. Используя электроды с таким покрытием, получаются малые потери металла во время разбрызгивания, что также хорошо отражается при сварочной работе.

Электроды, имеющие рутилово-карбонатно-фтористое покрытие, используются при сварке жаростойкой стали, которая находиться в рабочем состоянии при температуре до 1050°С. Также, данные электроды применяются для того, чтобы обеспечить металлический шов от хрупкости. Как вы уже догадались, в состав таких покрытий, помимо рутила и карбоната, включается и фтористое соединение, которое и обеспечивает выполнение последней функции, а также полезно для жаропрочных покрытий.

Ильменитовые покрытия, прежде всего, отличаются крайне легким возбуждением дуги. Во время сварки с использованием таких электродов, выделяется гораздо меньше газов и дыма, что, собственно и придает комфорт во время работы. Именно этими свойствами и отличаются электроды с таким покрытием, от всех остальных.

Электроды, покрытия которых состоят из рутилового компонента с железным порошком, используются в определенных случаях. Например, для тех случаев, когда необходима высокая производительность в краткие сроки (когда вопрос о качестве, не стоит на первом месте). Как правило, сварка с использованием таких электродов, проходит в нижнем положении, а во время работы выделяется небольшое количество химических веществ и соединений марганца. Данные электроды имеют обычный коэффициент наплавки - всего 15 г/А*ч. Во время работы, образовывается не такое большое количество пор, что также положительно.

Пластмассовые покрытия электродов также содержат включения железного порошка. При помощи таких электродов, как правило, завариваются зазоры, поскольку покрытие негигроскопично. Сама же сварка выполняется при постоянном или переменном токе, в любом положении.

Заключение

Информация по электродам, приведенная в данной статье, является только общим представлением о том, как влияют химические и физические параметры электрода на сложнейшие процессы формирования сварного шва и на его качественные показатели. Тем не менее, статья поможет, на наш взгляд, покупателям более осознанно подходить к выбору электродов, что не может не сказаться на экономии средств в результате подбора электродов, оптимальных по соотношению "цена-качество" для каждого конкретного вида сварки.

Литература

1. Сварка специальных сталей и сплавов: И. В. Смирнов -- Санкт-Петербург, Лань, 2012 г.- 272 с.

2. Электродный потенциал: Джесси Рассел -- Москва, Книга по Требованию, 2012 г.- 36 с

3. ГОСТ 9466-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия.