Покрытие сварочных электродов необходимо, чтобы шов получился качественным и имел нужные свойства. Оно защищает соединение от окисления, возникновения пор и трещин.
Обмазка состоит из нескольких компонентов, имеющих вид порошка и соединенных с помощью связывающих веществ.
Существует несколько видов обмазок. Мы будем рассматривать характеристики и состав целлюлозного покрытия.
Состав и примеры целлюлозных электродов
Электрод представляет собой стержень на который нанесено особое покрытие. Его функцией является защита сварочной ванны от попадания соединений и излишних вкраплений. Изоляция рабочей зоны позволяет сделать соединение надежным, прочным и устойчивым к различным нагрузкам.
В составе целлюлозного покрытия имеются:
- Органические соединения — около 50%. Прежде всего это целлюлоза, мука и крахмал. Именно эти компоненты обеспечивают газовую защиту.
- Рутиловый концентрат.
- Мрамор, карбонаты и алюмосиликаты обеспечивают образование шлаковой корки при сварке.
- В зависимости от изготовителя, в составе покрытия могут быть металлические порошки и ферросплавы.
Механические свойства полученного при наплавке металла соответствуют ГОСТу Э45 — 50.
Давайте рассмотрим несколько моделей электродов подобного типа, чтобы составить более детальное представление об их свойствах.
ВСЦ-4М
Стержни применяются для проставления корневого шва и горячего прохода стыков труб. С их помощью варятся стали с небольшим содержанием углерода и легирующих компонентов, чья прочность равна 590 МПа.
Электроды позволяют создать шов, стойкий к образованию пор. Перед работой прутки рекомендуется прокалить при 60°С в течение часа.
ОМА-2
Электроды применяются при работе с тонкими конструкциями и изделиями до 3 мм толщиной и прочностью до 410 МПа. Сварка ими производится на постоянном или переменном токе.
Преимуществом модели является возможность выполнять работы по окисленным поверхностям. Обладают небольшой проплавляемостью, поэтому использовать их можно только с тонким материалом.
ЦЦ-1
Изделия применяются для работы с углеродистыми сталями с небольшим уровнем легирования и прочностью до 451 МПа. Шов при этом получается пластичным и имеет хорошую ударную вязкость.
Электроды используются при сварке в сложных монтажных условиях. Ими удобно выполнять потолочные и вертикальные соединения. Допускается использование как переменного, так и постоянного тока.
Перед работой необходимо выполнять прокалку в течение часа при t около 110°С. Сварка выполняется короткой или средней дугой.
Целлюлозное покрытие электродов
Электроды с данным типом покрытия предназначены для ручной дуговой сварки. В процессе сварки образуют хорошую газовую защиту для наплавляемого металла. Изготавливаются по такому же принципу, как электроды с другими видами покрытий: на металлический стержень наносится порошкообразная смесь.
Основной состав целлюлозного покрытия:
- Органические соединения. Составляют большую часть смеси — до 50%. К ним относится целлюлоза, мука и крахмал. Роль этих соединений — обеспечение газовой защиты.
- Может применяться незначительное количество рутилового концентрата.
- Мрамор, карбонаты, а также алюмосиликаты и другие вещества используются для реализации шлаковой защиты при варке.
- Также могут добавляться металлические порошки и ферросплавы — для легирования металла шва.
Плюсы и минусы целлюлозных электродов
Положительными особенностями стержней являются:
- Широкое применение. Сварка допускается в любом положении, что дает возможность подобраться к разным местам и выполнить монтаж любой сложности.
- Высокая скорость работы. В час можно сделать до 25 м. шва.
- Хорошая проварка шва.
- Металл полностью защищен от водорода и кислорода.
- Легкая отделяемость шлака.
Среди недостатков нужно отметить следующее:
- На поверхности швов образуется грубая чешуя. Из-за этого приходится обрабатывать их шлифовкой.
- При сгорании может образовываться большое количество водорода, который может попасть в шов и стать причиной образования трещин.
- Во время работы наблюдается сильное разбрызгивание металла — около 15%.
- Перед работой нужно всегда выполнять прокалку.
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.
Где применяются электроды?
Целлюлозное покрытие полезно при работе с низколегированными сталями. Благодаря небольшому диаметру, их можно использовать при любом монтаже. Чаще всего их применяют при сборке трубопроводов.
Основное преимущество обмазки такого типа, по сравнению с другими покрытиями — это легкое зажигание дуги и ее стабильное горение. Электроды могут работать как от постоянного, так и от переменного тока, однако для лучшей проварки лучше использовать постоянный ток. В этом случае в соединении не будет подрезов или пор.
При работе подобными стержнями нужно помнить:
- Целлюлозное покрытие не подходит для сваривания закаливающихся сталей, с большим содержанием углерода и легирующих компонентов.
- При подготовке электродов, температура и время прокалки должны точно соответствовать тем параметрам, которые изготовитель указал на упаковке.
Сильно перегревать электроды нельзя. После просушки в них должно оставаться порядка 3-4% влаги.При превышении температуры прокалки, во время сварки в металле будет скапливаться большое количество углерода.
На этом видео можно увидеть процесс сварки целлюлозными электродами:
Электроды с целлюлозным покрытием
, по ГОСТ 9466-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки и наплавки. Классификация и общие технические условия», в структуре условного обозначения электродов
обозначаются индексом
—
Ц
.
Основу целлюлозных
покрытий (ЦЦ-1, ОМА-2, ВСП-1, ВСЦ-2, ВСЦ-3, ВСЦ-4А, ВСЦ-60 и др.) составляют горючие органические вещества (целлюлоза, травяная мука), которые при разложении в дуге создают большое количество защитных газов, предохраняющих металл сварочной ванны от насыщения атмосферными газами.
Электроды с целлюлозными покрытиями отличаются малым содержанием шлакообразующих материалов (рутила, алюмосиликатов, карбонатов и др.) и умеренной толщиной покрытия.
Большое количество органических веществ в покрытии приводят при их разложении к образованию в дуге не только защитных газов, но и водорода. Это обусловливает значительное наводороживание металла шва, что недопустимо при сварке закаливающихся сталей, имеющих повышенное содержание углерода и легирующих элементов, так как вследствие диффузии водорода в околошовную зону из шва металл охрупчивается и создаются предпосылки к образованию холодных трещин.
Металл шва, выполненный электродами с органическими газозащитными покрытиями, склонен также к образованию горячих трещин при повышенном содержании углерода и серы в свариваемой стали.
К достоинствам
этих электродов относятся малое количество образующихся шлаков и хорошая газовая защита металла, что позволяет легко выполнять сварку без зашлаковывания и без образования пор в швах при отсутствии жестких требований к качеству сборки по зазорам.
При сварке на торце электрода образуется конусная втулка из нерасплавившегося покрытия, что способствует образованию потока газа, который оттесняет жидкий металл сварочной ванны из-под дуги и обеспечивает более глубокое проплавление основного металла. Это особенно важно при сварке:
- корневых слоев швов трубопроводов с гарантированным проваром и образованием равномерного обратного валика;
- других конструкций в монтажных условиях;
- при односторонней сварке на весу.
Хорошая стабильность горения дуги, пригодность для ручной дуговой сварки переменным током, возможность выполнения швов в любых пространственных положениях
(положения сварки плавлением — ГОСТ 11969-79) и перечисленные выше другие технологические преимущества, обеспечивают широкое использование электродов с целлюлозными покрытиями, главным образом при сооружении магистральных трубопроводов из малоуглеродистых сталей.
Электроды с целлюлозным покрытием (марки ВСЦ-4А и др.) используют для сварки корневого шва неповоротных стыков трубопроводов методом опирания сверху вниз со скоростью сварки до 25 м/ч.
При сварке трубопроводов из низколегированных сталей повышенной прочности эти электроды рекомендуются для сварки только корневых швов.
Применение
Электроды с целлюлозным покрытием применяются для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Небольшая толщина позволяет использовать их при работе с труднодоступными конструкциями. Часто используются для сварки магистральных трубопроводов.
Целлюлозное покрытие обеспечивает стабильное горение сварочной дуги как при переменном, так и постоянном токе. Но для более качественной проварки рекомендуется использовать ток прямой полярности. Так дуга будет проплавлять металл мощнее, исключится возможность образования подрезов и пор.
При использовании целлюлозных электродов следует учитывать также несколько нюансов:
- нельзя сваривать конструкции из закаливающихся сталей, которые содержат много углерода и легирующих элементов;
- подготавливая электроды к работе нужно прокаливать их строго при температуре, указанной производителем.
ВАЖНО! Нельзя перегревать электроды при прокалке, так как в них должен сохраняться уровень влажности от 1,5 до 5,0%.
Если электроды прокаливаются при температуре выше 170 °C, то они значительно пересушиваются. Вследствие этого наплавляемый металл будет больше насыщаться углеродом.
Оптимальная температура прокалки — 120-130 °C.
Характеристики
- Наплавленный метал соответствует спокойной или полуспокойной стали.
- По механическим свойствам сварных соединений целлюлозное покрытие соответствует электродам марки Э42-50 (по ГОСТу).
- Слабоокислительная атмосфера сварочной дуги.
Преимущества покрытия
- Широкие возможности использования. Сварка может проводиться в любом пространственном положении. Удобно сваривать конструкции в труднодоступных местах, так как электроды очень тонкие.
- Обеспечивает высокую скорость работы. Сварщик может работать со скоростью до 25 м/час за счёт лёгкости ведения шва.
- Качественная проварка шва до самого корня.
- Газовая защита сохраняет наплавляемый металл от поступления водорода или кислорода.
- При варке выделяется немного шлака. Благодаря этому удобно выполнять сварку вертикальных швов, так как шлак не стекает вниз и не мешает работе. Шлак легко удаляется с поверхности остывшего шва.
Недостатки
- Швы получаются с грубочешуйчатой поверхностью. Поэтому может понадобиться дополнительная шлифовка металла сваренной конструкции.
- Понижается пластичность металла шва, так как при сгорании органических соединений выделяется большое количество водорода, которое также будет и в наплавленном металле. Может привести к образованию трещин.
- При сварке наблюдается сильное разбрызгивание металла (до 15%).
- Чувствительны к перегреву в процессе прокалки.
