Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

В зависимости от степени раскисленности стали, содержания углерода, а также условий сварки и требований, предъявляемых к металлу шва, для сварки углеродистых сталей применяют электроды с руднокислым, фтористокальциевым, рутиловым и органическим покрытиями.

В зависимости от назначения конструкции и типа стали электроды можно выбирать согласно табл. 1. Режим сварки выбирают в зависимости от толщины, типа сварного соединения в пространственного положении сварки.

При сварке корневых швов в разделке на металле толщиной 10 мм и более используют электроды диаметром 3—4 мм. Реко­мендуемые для данной марки электрода значения сварочного тока, его род и полярность выбирают согласно паспорту электрода, в котором обычно приведены и его сварочно-технологические свой­ства, типичный химический состав шва и механические свойства. Рядовые и ответственные конструкции из низкоуглеродистых ста­лей сваривают электродами типа Э42 и Э46 (табл. 1 и 2).

Таблица 1 –Марки электродов, применяемых при сварке низкоуглеродистых

сталей

Таблица 2- Соответствие марок электродов типу электродов

В настоящее время электроды с руднокислым покрытием (ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7) применяются редко.

Электроды с фтористокальциевым покрытием (типа Э42А- марок УОНИ-13/45, СМ-11, УП-1/45, ЦУ-1; типа Э50- марок УОНИ-13/55 и др.) применяют при сварке низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей. Возможно использование их и при сварке высокоуглеродистых сталей. При этом для понижения склонности к образованию кристаллизационных трещин содер­жание углерода в металле шва при сварке среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей ограничивают, используя электроды, обеспечивающие необходимые свойства путем легирования на­плавленного металла (главным образом кремнием и марганцем) при низком содержании углерода (обычно до 0,13—0,14%), а также путем уменьшения доли участия основного металла.

Электроды с фтористокальциевым покрытием чувствительны к образованию пор при наличии на свариваемых кромках ржавчины, окалины или масла, при увлажнении покрытия и при случайном удлинении дуги. Подобные свойства электродов обусловлены особенностями шлаков, формирующихся на основе карбонатов и плавикового шпата, и высокой раскисленностью металла шва, что достигается за счет введения в состав покрытия ферромарганца, ферросилиция, а в некоторых случаях ферротитана и ферроалю­миния. Металл шва, выполненного электродами с фтористокаль­циевым покрытием, — глубоко успокоенная сталь с содержа­нием 0,3—0,6% Si.

Электроды с рутиловым покрытием (типа Э42- марок АНО-1 АНО-5, АНО-6; типа Э46- марок МР-3, ОЗС-4, ЦМ-9, АНО-3) используют в основном для сварки низкоуглеродистых сталей. Металл шва, полученный данными электродами, по своему ка­честву занимает промежуточное положение между металлами швов полученных электродами в рудиокислым и фтористокальциевым покрытиями.

Электроды с покрытием рутилового типа мало склонны к обра­зованию пор при сварке по загрязненной и окисленной поверх­ности, при колебаниях длины дуги. Пористость в металле шва обнаруживается при сварке сталей с повышенным содержанием кремния, при сварке на повышенной силе тока и сварке электро­дами, прокаленными при относительно высокой температуре. Со­хранение определенной гарантированной влажности электродного покрытия позволяет обеспечить наименьшую предрасположенность металла шва к пористости. С этой целью рекомендуют отсырев­шие электроды с рутиловым покрытием прокаливать при темпера­туре 180—200° С в течение 1 ч и использовать электроды для сварки через сутки после прокалки.

Шлаковую основу покрытия рутилового типа составляют рутил, алюмосиликаты, карбонаты. Газовая за­щита создается за счет разложения карбонатов и органических составляющих покрытия.

Металл швов, выполненных электродами с рутиловым покры­тием в зависимости от состава покрытия представляет собой полу­спокойную или спокойную сталь. Раскисление металла шва осу­ществляется марганцем и кремнием. Источником марганца слу­жит ферромарганец покрытия, кремний переходит в шов за счет развития кремниевосстановительного процесса. Содержание кис­лорода в металле шва обычно не превышает 0,04—0,08%.

Электроды с органическим покрытием (типа Э42- марок ОМА-2, ВСП-1, ВСЦ-2) применяют относительно редко; их ис­пользуют при сварке металла малых толщин, при сварке трубо­проводов.

При сварке электродами с покрытием органического типа за­щита расплавленного металла в основном обеспечивается газами, образующимися в результате разложения органических состав­ляющих покрытия.

При сварке низкоуглеродистых сталей обычно обеспечиваются достаточно высокие механические свойства сварного соединения и поэтому в большинстве случаев не требуются специальные меры, направ­ленные на предотвращение образования в нем закалочных струк­тур. Однако при сварке угловых швов на толстом металле и пер­вого слоя многослойного шва для повышения стойкости металла против кристаллизационных трещин может потребоваться пред­варительный подогрев до температуры 120—150° С.

Для сварки рядовых конструкций из низкоуглеродистых сталей применяют электроды типа Э42А, а ответственных — типа Э46. Это обеспечивает получение металла швов с достаточной стойкостью против кристаллизационных трещин и требуемыми прочностными и пластическими свойствами.

Техника заполнения швов и определяемый ею термический цикл сварки зависят от предварительной термообработки стали. Сварка толстого металла каскадом и горкой, замедляя скорость охлаждения металла шва и околошовной зоны, предупреждает образование в них закалочных структур. Это же достигается при предварительном подогреве до температуры 150—200 °С. Поэтому эти способы дают благоприятные результаты на нетермоупрочненных сталях. При сварке термоупрочненных сталей для уменьше­ния разупрочнения стали в околошовной зоне рекомендуется сварка длинными швами по охлажденным предыдущим швам.

Следует выбирать режимы сварки с малой погонной энергией. При этом достигается и уменьшение протяженности зоны разупрочненного металла в околошовной зоне. При исправлении де­фектов в сварных швах низкоуглеродистых сталей повышенной толщины швами малого сечения вследствие значительной скорости охлаждения металл подварочного шва и его околошовной зоны обладает пониженными пластическими свойствами. Поэтому дефектные участки следует подваривать шва­ми нормального сечения длиной не менее 100 мм или предвари­тельно подогревать до температуры 150—200 °С.