Электроды с рутиловым покрытием: Рутиловые электроды – особенности и преимущества

Электроды с рутиловым покрытием

Что представляют собой рутиловые электроды

Изготовление расходных материалов для сварки является до мелочей отработанной технологией, которая отличатся в деталях в зависимости от типа продукта. Основу продукта составляет металлический стержень. Он изготавливается из разных сплавов металла. На поверхность сердечника наносится специальная обмазка. От ее состава зависит область использования расходных материалов. Рутиловое покрытие электродов – это специальный вид обмазки, который благоприятно влияет на сварочный процесс в целом и позволяет добиться высокого качества сварного шва.

Расходные материалы с рутиловой обмазкой предназначены для ручной сварки, принцип работы которой основан на использовании электрической дуги. Основной компонент обмазки – двуокись титана. Составляющие подобраны таким образом, чтобы сделать сварочный процесс максимально простым, а сварное соединение – высококачественным. В его состав входят:

• двуокись титана;
• ферромарганец;
• декстрин;
• полевой шпат;
• магнезит.

Если говорить о процентном соотношении, то на двуокись титана припадает примерно 50% от всего объема, количество декстрина не превышает 2%. 48% отводится всем остальным компонентам, причем разделение между ними примерно равное. Данный тип покрытия относится к числу самых безопасных, поскольку во время горения не выделяет опасных для здоровья и окружающей среды продуктов. То есть, специалист не вдыхает токсичные испарения.

Состав, описание и характеристики электродов

По действующим российским стандартам рутиловые электроды относятся к типам Э-42 и Э-46. Изделие представляет собой стержень, выполненный из сварочной проволоки марки Св-08 или Св-08А определенного диаметра и длины, на поверхность которого нанесено специальное покрытие необходимой толщины. В его состав входят элементы, количество которых указано в таблице:

Наименование элемента	Содержание в %
Оксид титана	45÷48
Полевой шпат	20÷25
Ферромарганец	15
Магнезит	10÷15
Декстрин	2÷3
Жидкое стекло	10÷15

Использование оксида титана в покрытии позволяет получать шов без трещин и пор. Покрытие надежно защищает от воздействия вредных элементов, находящихся в воздухе. Дуга без проблем зажигается первоначально даже без прикосновения к металлу и при повторном зажигании. Это свойство позволяет выполнять короткие швы и прихватки. Колебания длины дуги не отражаются на качестве получаемого шва. В процессе сваривания не происходит разбрызгивания материала, т. к. перенос металла в изделие осуществляется мелкими каплями. Шов имеет плавный переход к основному металлу. Это уменьшает концентрацию напряжений. Покрытие выделяет нетоксичные материалы, что положительно сказывается на здоровье сварщика. Шлаковая корка отделяется легко. Электродами с рутиловым покрытием можно выполнять соединение частей конструкций и деталей во влажных условиях, где температура транспортируемой среды не превышает 300 градусов, а также кромок, загрязненных органическими соединениями и прокрытых ржавчиной. Это позволяет ремонтировать резервуары и трубы водоснабжения и канализации без особой подготовки. Колебания длины дуги не отражаются на качестве шва.

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

Наименование	ОЗС-4	ОЗС-12
Рутиловый концентрат TiO2	45	41
Ильменитовый концентрат FeOTiO2	–	10
Тальк 3MgO4SiO2H2O	10	–
Слюда мусковит K2O3Al2O36SiO22H2O	18	22
Мрамор CaCO3	10	12
Целлюлоза [C6(H2O)5]n	3	2
Ферромарганец Fe-Mn	14	13
Сухая шихта	100 %	100 %
Жидкое стекло Na2O nSiO2 mH2O	23 %	30 %
Сварочная проволока	Св-08-Э	Св-08-Э
Коэффициент покрытия Кп	0,4	0,4

При плавлении покрытия образуется кислый шлак (см. табл. 4)

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:

1. Низкая токсичность покрытия, малое выделение вредных газов в процессе сварки, т.к. в покрытии отсутствует СаF₂ и вдвое меньше Fe-Mn, чем в кислых покрытиях.

2. 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.

3. Рутиловые покрытия обеспечивают мелкокапельный перенос металла и меньшее разбрызгивание.

4. 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.

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

7. 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.

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

9. 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:

1. В отличие от кислых рутиловые покрытия содержат более дорогие, дефицитные компоненты.

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

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

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

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

6. 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.

7. 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

ANSI/AWS E308-16 Рутиловый электрод: влияние эндотермических материалов на дефект подреза низкоуглеродистой нержавеющей стали

ANSI/AWS E308-16 Рутиловый электрод: влияние эндотермических материалов на дефект поднутрения на низкоуглеродистой нержавеющей стали

• Каккар, И.
;
• Панди, А.
;
• Гупта, М.
;
• Джайсвал, Х.
;
• Кишор, Н.

Аннотация

Это исследование является частью программы по получению фундаментальных знаний о влиянии эндотермических материалов на дефект подреза сварки, информации о котором мало в международной литературе по сварке. Подрезка является одной из наиболее важных проблем, которая снижает надежность и ограничивает многие параметры сварки (такие как скорость сварки, рисунок плетения и т. д.). Одной из причин этого типа дефекта является чрезмерный ток, из-за которого края соединения расплавляются и сливаются в сварной шов; это оставляет дренажное впечатление по всей длине сварного шва.

Другая причина заключается в том, что используется плохая технология, при которой не наносится достаточное количество присадочного металла по краям сварного шва. Третья причина заключается в использовании неправильного присадочного металла, так как он создает больший температурный градиент между центром сварного шва и краями. Другие причины включают слишком малый угол наклона электрода, смоченный электрод, чрезмерную длину дуги и низкую скорость. В правилах AWS указано, что максимальная глубина подреза не должна превышать 0,25 мм Cerit (Eng Fail Anal 17:571-578, 2010). В этом исследовании используются два электрода с рутиловым покрытием. Один из них готовят путем увеличения количества кальцита и доломита с последующим увеличением содержания кремнезема, а другой электрод имеет тот же состав, что и рутиловые электроды AWS/ANSI E308-16. Эта модификация улучшает шлаковую систему электрода и помогает поглощать избыточное тепло, выделяющееся в процессе сварки. Подрезы измеряются, а другие рабочие характеристики, такие как сварочный ток, угол наклона электрода, длина дуги и скорость перемещения электрода, поддерживаются постоянными.