По ГОСТ различают несколько типов покрытий: кислое, рутиловое, основное, целлюлозное, смешанное и др.
Покрытые сварочные электроды – основной расходный материал ручной дуговой сварки (MMA). Характеристики обмазки (покрытия) электрода оказывают непосредственное влияние и на формирование сварного шва, и на процесс ведения работ. От типа покрытия зависят стабильность горения дуги, качество защиты расплавленного металла от воздуха, образование шлака и легирование металла шва. Рассмотрим, в чем заключаются функции покрытия и как разные его виды (кислые, рутиловые, основные, целлюлозные электроды) влияют на свойства шва и технологию сварки.
Основные виды покрытий сварочных электродов
Согласно ГОСТ 9466–75, различают несколько типов покрытий электродов: кислое, рутиловое, основное, целлюлозное, смешанное и др. Каждому типу присвоено буквенное обозначение (условный индекс). Ниже перечислены основные виды обмазки и их особенности:
- Кислое покрытие (тип А) – включает оксиды (железа, марганца, кремния) и формирует в дуге богатую кислородом среду. Такое покрытие повышает температуру дуги и снижает поверхностное натяжение расплавленного металла, делая его очень текучим. Это позволяет увеличить скорость сварки, однако возрастает риск образования подрезов по краям шва – характерного дефекта при чрезмерно жидком металле. Металл шва, сваренного кислотным электродом, склонен к горячим трещинам (пониженная трещиностойкость), поэтому кислые электроды применяют главным образом для некритичных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Зато такие электроды малочувствительны к состоянию поверхности – при сварке ржавого или окаленного металла они не вызывают пор в шве и допускают ведение длинной дугой. Кислые покрытые электроды можно использовать как на постоянном, так и на переменном токе. Следует отметить, что из-за токсичных оксидов (например, соединений марганца) данный тип покрытия утрачивает популярность и постепенно заменяется на менее вредные рутилово-кислые аналоги.
- Рутиловое покрытие (тип Р) – состоит преимущественно из рутила (TiO?) и других минералов. Обеспечивает спокойное горение дуги с малым количеством брызг; металл электрода переходит в сварочную ванну мелкими или средними каплями. Шов формируется с мелкочешуйчатым рисунком, покрыт равномерным слоем шлака, который легко отделяется после остывания. Рутиловые электроды отличаются лёгким повторным поджигом дуги благодаря присутствию TiO? – электрод можно многократно прерывать и снова зажигать, не очищая кончик. Процесс сварки такими электродами считается наиболее удобным: они работают во всех пространственных положениях, подходят для переменного и постоянного тока, и сравнительно нечувствительны к небольшим загрязнениям или ржавчине на поверхности металла. При этом прочность и качество шва в целом выше, чем при кислых покрытиях – трещиностойкость наплавленного металла у рутиловых электродов лучше. Рутиловое покрытие также считается менее вредным для здоровья сварщика (выделяет меньше токсичных веществ, чем основные или кислые аналоги). По механическим свойствам металла шва большинство рутиловых электродов соответствуют типам Э42, Э46 по ГОСТ 9467–75 (временное сопротивление разрыву до ~412–451 МПа)
- Основное покрытие (тип Б) – содержит карбонаты (например, мрамор, мел) и фтористый кальций (плавиковый шпат). Такой состав при плавлении покрытия даёт газовую защиту преимущественно из монооксида и диоксида углерода (CO, CO?) без присутствия водорода. В результате наплавленный металл получается чистым, с минимальным содержанием газов, неметаллических включений и вредных примесей. Шов, выполненный основными электродами, отличается высокой вязкостью и пластичностью, сохраняющейся даже при низких температурах, а также повышенной стойкостью против горячих трещин. Это объясняется низким содержанием водорода и кислорода в металле шва, благодаря чему основные электроды относят к низководородным. Они применяются для ответственных конструкций и позволяют получать металл шва высокой прочности – например, популярные электроды типа Э50А (по ГОСТ 9467–75) обеспечивают временное сопротивление разрыву до ~490 МПа при повышенной пластичности. В технологическом плане основные покрытия наиболее требовательны: электроды чувствительны к состоянию разделки и влаге. При наличии ржавчины, окалины или маслянистых загрязнений на кромках шов может получиться с порами; аналогично, при удлинении дуги либо увлажнении покрытия увеличивается риск пористости наплавленного металла. Поэтому перед работой электроды с основным покрытием нуждаются в прокалке (сушке при высокой температуре) и должны храниться в сухом проветриваемом помещении. Как правило, варить ими рекомендуется от источника постоянного тока обратной полярности. Сварщику-новичку работать основными электродами сложнее, однако при соблюдении технологий они обеспечивают наилучшее качество шва для ответственных узлов (мосты, трубы высокого давления, несущие конструкции и пр.)
- >Целлюлозное покрытие (тип Ц) – включает значительную долю органических компонентов (целлюлоза, древесная мука, крахмал и т.п., до 40–50% от массы обмазки). При горении такой обмазки выделяется большое количество газов (углекислого газа, водорода), создавая объёмную газовую защиту сварочной ванны. Шлакообразующих веществ в целлюлозном покрытии сравнительно мало, поэтому слой шлака тонкий и быстро застывает. Главная особенность – возможность выполнять вертикальные швы «сверху вниз» (на спуск), что достигается именно благодаря малому количеству шлака (он не стекает при нисходящей сварке) и мощному газовому потоку, удерживающему расплавленный металл. Целлюлозные электроды широко применяются для сварки магистральных трубопроводов (корневой проход): при односторонней сварке «на весу» они формируют ровный обратный валик шва при глубоком проплавлении. К недостаткам данного типа относятся обильное разбрызгивание металла и характерный грубый, чешуйчатый рисунок шва. Кроме того, металл шва содержит повышенное количество водорода, что снижает его пластичность и может приводить к понижению ударной вязкости или даже к риску холодных трещин в стали высокой прочности. Тем не менее, целлюлозные покрытия не выделяют токсичного дыма (в них нет рудных оксидов), электроды данного типа легко зажигаются и работают во всех пространственных положениях на любом токе. По механическим показателям шов целлюлозными электродами соответствует классам прочности порядка Э42–Э50 (временная прочность ~412–490 МПа), хотя пластичность несколько ниже среднего из-за водородного фактора.
- Смешанные и специальные виды покрытий (обозначение «П») – помимо вышеперечисленных, существуют покрытия, сочетающие разные компоненты (например, рутилово-целлюлозные РЦ, рутилово-основные РБ, кисло-рутиловые АР и др.). Они комбинируют свойства базовых типов и часто применяются для улучшения технологичности (например, уменьшения токсичности или повышения стабильности на AC для основных покрытий). В классификации ГОСТ такие электроды имеют двойное буквенное обозначение по типам покрытия, а покрытия, не относящиеся к кислым, основным, целлюлозным или рутиловым, условно маркируются буквой «П» – прочие. Также стандартом предусмотрено добавление буквы «Ж» к маркировке, если в покрытии содержится более 20% железного порошка (эта добавка повышает производительность наплавки).
Качество и выбор сварочных электродов
Выбор типа покрытия электрода определяется требуемым качеством шва и условиями работы. Для ответственных конструкций с высокими требованиями к прочности и ударной вязкости однозначно предпочтительны основные или рутил-основные электроды (низкий водород, высокая чистота металла шва). Рутиловые универсальные марки часто применяются в ремонте и небольших сооружениях благодаря простоте работы и стабильному результату. В любом случае качество шва во многом зависит от правильности выбора покрытых электродов и их соответствия стандартам.
При приобретении сварочных материалов важно уделять внимание репутации производителя и наличию сертификатов,например, компания Аркус. Практика показывает, что надежнее всего использовать электроды от производителя, имеющего необходимые допуски и соблюдающего ГОСТ. Обычно купить электроды от производителя напрямую выгоднее т.е цена сварочных электродов при прямых поставках ниже за счет отсутствия торговых наценок.
