Типы электродов: Виды электродов для сварки – марки, технические характеристики и состав покрытия, выбор диаметра

Содержание

Виды электродов для сварки

Дата публикации: 15.11.2018 12:53

Чтобы получить хороший результат в виде качественного сварного шва, перед началом сварных работ необходимо внимательно изучить необходимые для производства материалы. Нужно разобраться в видах электродов, ведь универсальных изделий для сварки пока не существует. Каждый вид применяется для конкретного материала и при определенных условиях.

Электрод представляет собой стержень определенного размера, выполненный из металла или другого материала. Существуют разнообразные виды электродов для сварки:

Неплавящиеся стержни изготовлены из графита, а также могут быть торированными, итрированными и угольными.
Плавящиеся электроды производят из легированных, высоколегированных и углеродистых марок стали, бронзы, меди, чугуна и других металлов. Эти изделия обладают покрытием, которое выполняет сразу несколько функций при расплавлении металла. К его «обязанностям» относится защита от газовой фазы сварочной ванны и стабилизация электрической дуги.

Изделия с щелочным покрытием легко образуют и стабилизируют дугу.

Электроды делятся на несколько основных классов:

– электроды для сварки теплоустойчивых легированных видов стали;
– электроды для сварки высоколегированных видов стали с особенными свойствами;
– электроды для сварки конструкционных сталей с применением дуговой сварки;
– электроды для наплавки металла;
– электроды для сварки цветных металлов;
– электроды для сварки чугуна;

Также электроды делятся на четыре типа по допустимым положениям сваривания:

– все возможные положения;
– все возможные положения кроме вертикального сверху вниз;
– нижнее, горизонтальное и вертикальное сверху вниз;
– нижнее положение;

В промышленности используются различные типы электродов для соединения металлов, которые обладают разной температурой плавления. Для каждой задачи подбирается специальный тип сварочного электрода.

Например, одна марка электродов для сварки используется для тонкой листовой стали толщиной 0,5 мм, другой тип соединяет металлопрофили толщиной 5 мм.

Есть много типов стержней, которые классифицировать сложно. Типы для сварки стали определяются по ГОСТу 9467-75. Например, в буквенно-числовых обозначениях марок Э42А, Э38 и Э50А:

«Э» обозначает «электрод»,
число указывает минимальное время сопротивления разрыву,
буква «А» определяет возможность использовать наплавляемый пластичный металл повышенной вязкости.
буквой «Н» обозначаются изделия для наплавления на разные поверхности,
буквой «У» маркируются стержни для соединения изделий из углеродистой стали,

буква «Т» – для изделий из легированных теплоустойчивых сталей.

Химические элементы, входящие в состав наплавки, тоже отражаются в маркировке электрода, например:

«Х» – хром,
«М» – молибден,
«Б» – ниобий,
«Ф» – ванадий.

К одному классу отечественных и зарубежных сварочных материалов относится большое количество марок сварочных электродов.

Проволока для производства электродов маркируется так:

буквы Св означают сварочный тип,
число после букв определяет проценты углерода в металле,
буквенный код означает наличие легирующих веществ,
следующее число означает процент этих элементов в составе стержня.

Также это очень важно помнить еще и потому что если Вы сварите изделие не подходящим видом электродов, то Вам никто не даст гарантию, что оно доживет до завтра. Правильно относиться к выбору электродов Вам помогут и прайс-листы наших заводов-изготовителей, найти которые Вы сможете только в разделе «Контакты».

Помните: правильное отношение к выбору электродов является залогом успешно выполненной работы!

Типы покрытых электродов для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами

Согласно ГОСТ 10051-75 электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами подразделяются на 44 типа. При этом типы электродов для наплавки слоев из цветных металлов стандартом не предусмотрены. Типы электродов, химический состав наплавленного металла и его твердость при нормальной температуре должны соответствовать данным, указанным в таблице 1.1. Проверка твердости наплавленного металла производится по ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9013-59. Проверка химического состава наплавленного металла и остальные требования – по ГОСТ 9466-75.

Таблица 1.1. Химический состав (%) наплавленного металла и его твердость без термообработки (без т.о.) или после неё (после т.о.)

Тип электрода	С	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	W	V	Ti	Прочие элементы	S	P	Твердость HRCэ
Тип электрода	С	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	W	V	Ti	Прочие элементы	Не более		Без т. о.	После т. о.
Э-10Г2	0.08-0.12	≤0.15	2.0-3.3	—	—	—	—	—	—	—	0.030	0.040	22.00-30.0	—
Э-11Г3	0.08-0.13	≤0.15	2.8-4.0	—	—	—	—	—	—	—	0.030	0.040	29.5-37.0	—
Э-12Г4	0.09-0.14	≤0.15	3.6-4.5	—	—	—	—	—	—	—	0.030	0.040	36.5-42.0	—
Э-15Г5	0.12-0.18	≤0. 15	4.1-5.2	—	—	—	—	—	—	—	0.030	0.040	41.5-45.5	—
Э-16Г2ХМ	0.12-0.20	0.80-1.30	1.2-2.0	0.9-1.3	—	0,7-9,0	—	—	—	—	0.030	0.035	36.5-41.0	—
Э-30Г2ХМ	0.22-0.38	≤0.15	1.5-2.0	0.5-1.0	—	0,3-0,7	—	—	—	—	0.030	0.040	32.5-42.5	—
Э-35Г6	0.25-0.45	≤0.60	5.5-6.5	—	—	—	—	—	—	—	0. 030	0.040	51.0-58.5	—
Э-37Х9С2	0.25-0.50	1.40-2.80	0.4-1.0	8.0-11.0	—	—	—	—	—	—	0.030	0.035	53.0-59.0	—
Э-70Х3СМТ	0.50-0.90	0.80-1.20	0.4-1.0	2.3-3.2	—	0,3-0,7	—	—	≤0.30	—	0.030	0.035		53.0-61.0
Э-80Х4С	0.70-0.90	1.00-1.50	0.5-1.0	3.5-4.2	—	—	—	—	—	—	0.030	0.035	57.0-63.0	—
Э-95Х7Г5С	0. 80-1.10	1.20-1.80	4.0-5.0	6.0-8.0	—	—	—	—	—	—	0.030	0.040	27.0-34.0	—
Э-65Х11Н3	0.50-0.80	≤0.30	≤0.7	10.0-12.0	2,5-3,5	—	—	—	—	—	0.030	0.035	27.0-35.0	—
Э-24Х12	0.18-0.30	≤0.30	0.4-1.0	10.5-13.0	—	—	—	—	—	—	0.030	0.035	41.5-49.5	—
Э-20Х13	0.15-0.25	≤0.70	≤0.8	12. 0-14.0	≤0,6	—	—	—	—	—	0.030	0.035	—	34.5-49.5
Э-35Х12Г2С2	0.25-0.45	1.50-2.50	1.6-2.4	10.5-13.5	—	—	—	—	—	—	0.030	0.035	—	55.0-63.0
Э-35Х12B3СФ	0.25-0.45	1.00-1.60	≤0.5	10.5-13.5	—	—	2.2-3.5	0.5-1.0	—	—	0.030	0.035	—	51.0-59.0
Э-100Х12М	0.85-1.15	≤0.50	≤0.5	11.0-13.0	—	0,4-0,6	—	—	—	—	0. 030	0.035	—	54.0-61.0
Э-120Х12Г2СФ	1.00-1.4	1.00-1.70	1.6-2.4	10.5-13.5	—	—	—	1.0-5.0	—	—	0.030	0.035	—	55.0-63.0
Э-300Х28Н4С4	2.50-3.40	2.80-4.20	≤1.0	25.0-31.0	3,0-5,0	—	—	—	—	—	0.035	0.040	49.5-55.5	—
Э-320Х23С2ГТР	2.90-3.50	2.00-2.50	1.0-1.5	22.0-24.0	—	—	—	—	0.5-1.5	0.5-1.5B	0.035	0.040	56. 0-63.0	—
Э-320Х25С2ГР	2.90-3.50	2.00-2.50	1.0-1.5	22.0-27.0	—	—	—	—	—	0.5-1.5B	0.035	0.040	58.0-64.0	—
Э-350Х26Г2Р2СТ	3.10-3.90	0.60-1.20	1.5-2.5	23.0-29.0	—	—	—	—	0.2-0.4	1.8-2.5B	0.035	0.040	59.0-64.0	—
Э-225Х10Г10С	2.00-2.50	0.50-1.50	8.0-12.0	8.0-12.0	—	—	—	—	—	—	0.035	0.040	41.5-51.5	—
Э-08Х17Н8С6Г	0. 05-0.12	4.80-6.40	1.0-2.0	15.0-18.4	7,0-9,0	—	—	—	—	—	0.025	0.30	—	29.5-39.0
Э-09Х16Н9С5Г2М2ФТ	0.06-0.12	4.50-5.30	1.6-2.4	15.0-16.8	8,4-9,2	1,8-2,3	—	0.5-0.9	0.1-0.3	—	0.030	0.035	—	30.5-36.0
Э-09Х31Н8АМ2	0.06-0.12	≤0.50	≤0.5	30.0-33.0	7,0-9,0	1,8-2,4	—	—	—	0.3-0.4N	0.030	0.035	—	41.5-49.5
Э-13Х16Н8М5С5Г4Б	0.08-0.18	3. 80-5.20	3.0-5.0	14.0-19.0	6,5-10,5	3,5-7,0	—	—	—	0.5-1.5Nb	0.025	0.030	—	39.5-51.5
Э-15Х15Н10С5М3Г	0.10-0.20	4.80-5.80	1.0-2.0	13.0-17.0	9,0-11,0	2,3-4,5	—	—	—	—	0.030	0.035	36.5-46.5	—
Э-15Х28Н10С3ГТ	0.10-0.20	2.80-3.80	1.0-2.0	25.0-30.0	9,0-11,0	—	—	—	0.1-0.6	—	0.030	0.035	—	36.5-42.0
Э-15Х28Н10С3М2ГТ	0.10-0.20	2. 50-3.50	1.0-2.0	25.0-30.0	9,0-11,0	1,0-2,5	—	—	0.1-0.3	—	0.030	0.035	—	41.5-46.5
Э-200Х29Н6Г2	1.60-2.40	0.30-0.60	1.5-3.0	26.0-32.0	5,0-8,0	—	—	—	—	—	0.035	0.040	41.5-51.5	—
Э-30В8Х3	0.20-0.40	≤0.30	≤0.4	2.0-3.5	—	—	7.0-9.0	—	—	—	0.035	0.040	—	41.5-51.5
Э-80В18Х4Ф	0.70-0.90	≤0.50	≤0.8	3. 8-4.5	—	—	17.0-19.5	1.0-1.4	—	—	0.035	0.040	—	58.0-63.0
Э-90В10Х5Ф2	0.80-1.00	≤0.40	≤0.4	4.0-5.0	—	—	8.5-10.5	2.0-2.6	—	—	0.035	0.040	—	58.0-63.0
Э-30Х5В2Г2СМ	0.20-0.40	1.00-1.50	1.3-1.8	4.5-5.5	—	0,4-0,6	1.5-2.5	—	—	—	0.030	0.035	51.0-61.0	—
Э-65Х25Г13Н3	0.50-0.80	≤0.80	11.0-14.0	22.0-28.5	2,0-3,5	—	—	—	—	—	0. 035	0.040	25.0-37.0	—
Э-105В6Х5М3Ф3	0.90-1.20	≤0.40	≤0.5	4.0-5.5	—	2,5-4,0	5.0-6.5	2.0-3.0	—	—	0.035	0.040	—	61.0-65.0
Э-90Х4М4ВФ	0.60-1.20	≤0.80	≤0.7	2.8-4.3	—	2,4-4,6	0.9-1.7	0.6-1.3	—	—	0.030	0.035	—	59.0-64.0
Э-10М9Н8К8Х2СФ	0.08-0.12	1.20-1.80	0.6-1.2	2.0-2.6	6,5-9,5	7,0-11,0		0.3-0.7	—	6.5-9.5 Co	0.030	0. 035	—	56.0-61.0
Э-10К15В7М5Х3СФ	0.08-0.12	0.80-1.60	0.3-0.7	2.0-4.2	—	3,8-6,2	5.0-8.0	0.5-1.1	—	12.7-16.3 Co	0.030	0.035	—	53.0-59.0
Э-10К18В11М10Х3СФ	0.08-0.12	0.80-1.60	0.3-0.7	1.8-3.2	—	7,8-11,2	8.8-12.2	0.4-0.8	—	15.7-19.3 Co	0.030	0.035	—	63.0-67.0
Э-110Х14В13Ф2	0.90-1.30	0.30-0.60	0.5-0.8	12.0-16.0	—	—	11.0-15.0	1.4-2.0	—	—	0.035	0. 040	51.0-56.5	—
Э-175Б8Х6СТ	1.60-1.90	0.70-1.50	0.6-1.2	5.0-6.0	—	—	—	—	—	7.0-8.0 Nb	0.030	0.035	53.0-58.5	—
Э-190К62Х29В5С2	1.60-2.20	1.50-2.60	—	25.0-32.0	—	—	4.0-5.0	—	—	59.0-65.0 Co	0.035	0.040	41.5-51.5	—

Условное обозначение электродов -по ГОСТ 9466-75. При этом группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла, должна состоять из двух индексов. Первый индекс указывает среднюю твердость наплавленного металла (таблица 1.2) Второй индекс указывает, что твердость наплавленного металла обеспечивается без термообработки после наплавки – 1 или после термообработки – 2. Если стандарт или технические условия на электроды конкретной марки устанавливают твердость наплавленного металла как без термообработки после наплавки, так и после термообработки, или после термообработки по различным режимам, то группа индексов дополняется соответствующими парами индексов, указываемыми в скобках.

Таблица 1.2. Твердость наплавленного металла

HV	HRCэ	Индекс*	HV	HRCэ	Индекс*
175-224	До 23.0	200/20	675-724	59.0	700/59
225-274	24.0-30.0	250/27	725-774	60.0-61.0	750/61
275-324	30.5-37.0	300/33	775-824	62.0	800/62
325-374	37.5-40.0	350/39	825-874	63. 0-64.0	850/64
375-424	40.5-44.5	400/42	875-924	65.0	900/65
425-474	45.5-48.5	450/47	925-974	66.0	950/66
475-524	49.0	500/49	975-1024	66.5-68.0	1000/68
525-574	50.0-52.5	550/51	1025-1074	69.0	1050/69
575-624	53.0-55.5	600/54	1175-1124	70.0	1100/70
625-674	56.0-58.5	650/57	1125-1174	71.0-72.0	1150/72

* В Индексе первое значение – средняя твердость наплавленного металла по Викерсу, второе значение – по Роквеллу.

Данные, необходимые для составления указанных групп индексов, должны быть взяты из таблицы 1.3 и стандартов или технических условий на электроды конкретных марок. Ниже приведен пример составления группы индексов, указывающих в обозначении электродов характеристики наплавленного металла.

Электроды марки ОЗН-300У типа Э-11Г3, обеспечивающие среднюю твердость наплавленного металла HB 300 (HRCэ 33; HV ≈300) без термообработки после наплавки:

300/33-1

ГОСТ 10051-75 имеет справочное приложение, в котором указаны наиболее распространенные марки электродов для наплавки и основные области их применения.

Таблица 1.3. Электроды для наплавки

Типы электродов	Марки электродов	Наплавка
Э-10Г2 Э-11Г3 Э-12Г4 Э-15Г5 Э-30Г2ХМ	ОЗН-250У ОЗН-300У ОЗН-350У ОЗН-400У НР-70	Деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок (осей, валов, автосцепок, железнодорожных крестовин, рельсов и др. )
Э-16Г2ХМ Э-35Г6 Э-30В8Х3 Э-35Х12В3СФ Э-90Х4М4ВФ	ОЗШ-1 ЦН-4 ЦШ-1 Ш-16 ОЗИ-3	Штампов для горячей штамповки
Э-37Х9С2 Э-70Х3СМТ Э-24Х12 Э-20Х13 Э-35Х12Г2С2 Э-100Х12М Э-120Х12Г2СФ Э-10М9Н8К8Х2СФ	ОЗШ-3 ЭН-60М ЦН-5 48Ж-1 НЖ-3 ЭН-Х12М Ш-1 ОЗШ-4	Штампов для холодной штамповки
Э-65Х11Н3 Э-65Х25Г13Н3	ОМГ-Н ЦНИИН-4	Изношенных деталей из высокомарганцовистых сталей марок 110Г13 и 110Г13Л
Э-80В18Х4Ф Э-90В10Х5Ф2 Э-105В6Х5М3Ф3 Э-10К15В7М5Х3СФ Э-10К18В11М10Х3СФ	ЦИ-1М ЦИ-2У И-1 ОЗИ-4 ОЗИ-5	Металлорежущего инструмента, а также штампов для горячей штамповки в тяжелых условиях (осадка, вытяжка, прошивка)
Э-95Х7Г5С Э-30Х5В2Г2СМ	12АН/ЛИВТ ТКЗ-Н	Деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок с абразивным изнашиванием
Э-80Х4С Э-320Х23С2ГТР Э-320Х25С2ГР Э-350Х26Г2Р2СТ	13КН/ЛИВТ Т-620 Т-590 Х-5	Деталей, работающих в условиях преимущественно абразивного изнашивания
Э-300Х28Н4С4 Э-225Х10Г10С Э-110Х14В13Ф2 Э-175Б8Х6СТ	ЦС-1 ЦН-11 ВСН-6 ЦН-16	Деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания с ударными нагрузками
Э-08Х17Н8С6Г Э-09Х16Н9С5Г2М2ФТ Э-09Х31Н8АМ2 Э-13Х16Н8М5С5Г4Б Э-15Х15Н10С5М3Г Э-15Х28Н10С3ГТ Э-15Х28Н10С3М2ГТ Э-200Х29Н6Г2 Э-190К62Х29В5С2	ЦН-6М, ЦН-6Л ВПИ-1 УОНИ-13/Н1-БК ЦН-12М, ЦН-12Л ЦН-18 ЦН-19 ЦН-20 ЦН-3 ЦН-2	Уплотнительных поверхностей арматуры для котлов, трубопроводов и нефтеаппаратуры

По материалам справочника “Сварочные материалы для дуговой сварки” под редакцией Н. Н. Потапова (1993 г.)

Различные типы электродов

Электроды относятся к проводнику, по которому могут передаваться электрические токи. Эти небольшие устройства иногда называют электрическими проводниками. Это проводник, используемый для соединения с неметаллической частью цепи. Они часто используются в электрохимических элементах, полупроводниках, таких как диоды, и медицинских устройствах. Уильям Уэвелл произнес это слово по просьбе ученого Майкла Фарадея. Существуют различные типы электродов.

Что такое электроды?

Электроды являются основными компонентами электрохимических элементов. Электрод является хорошим проводником электричества. Электроды могут быть золотыми, платиновыми, углеродными, графитовыми, металлическими и т.д. Кроме того, они обеспечивают поверхность для окислительно-восстановительных реакций в клетках. Следовательно, существуют отрицательные электроды, а также положительные электроды.

Типы электродов

Электрод не может быть установлен постоянно, поскольку он может иметь характер анода или катода, в зависимости от направления потока электронов. Другой тип представляет собой биполярный электрод, который одновременно выполняет роль анода одной ячейки и катода соседней ячейки.

Есть несколько вещей, с которыми мы сталкиваемся, имея дело с электродами, и повторяющиеся термины, которые мы слышим: катод и анод.

Катод – отрицательная клемма

Говорят, что это электрод, на котором происходит процесс восстановления. Катод отрицателен, так как электрическая энергия вносится в ячейку вследствие разложения химических соединений. Независимо от того, как это может быть также положительным, как в случае с гальваническим элементом, где химическая реакция приводит к производству электрической энергии.

Анод – положительная клемма

Анод – это электрод, через который обычный ток поступает в поляризованное электрическое устройство. В электрохимии это точка, в которой происходит реакция окисления. В общих чертах, на аноде отрицательные ионы или анионы склонны реагировать и испускать электроны из-за своего электрического потенциала. Затем эти электроны перемещаются в управляющую цепь и входят в нее. Так, например, если мы возьмем гальванический элемент, анод будет отрицательным, а электроны в значительной степени движутся к внешней части цепи.

Примеры электродов

Существует два типа электродов, а именно реактивные и инертные электроды.

Реактивные электроды

Реактивные электроды – это электроды, которые участвуют в реакции, протекающей в ячейке, и могут диссоциировать в электролите.

Прохождение электричества происходит посредством ионного обмена.

Пример – медь, серебро и золото.

Инертные электроды

Металл, который не вмешивается в химические реакции и не участвует в них, называется инертным электродом. Однако он по-прежнему используется для передачи электричества путем пропускания электронов через раствор вместо обмена ионами.

Пример – графит, платина, золото и родий.

Электроды для количественного анализа

В потенциометрическом анализе индикаторный электрод реагирует на различия в активности аналита или «эффективной концентрации».

Эта простота делает потенциометрию экономичным методом, наряду с атомной спектроскопией или ионной хроматографией. Кроме того, эти процедуры можно разделить на несколько классификаций в зависимости от того, какие аспекты клетки контролируются.

Электроды и батареи

Свинцово-кислотные батареи, электроды передают энергию электролиту и обратно для питания поляризованного устройства, которое они подключают. Эта энергия уходит от батареи через отрицательно заряженный анод и проходит через устройство. Затем он возвращается через положительно заряженный катод, тем самым снижая мощность, накопленную за счет восстановления.

Это источник химической реакции, при которой батареи превращаются в электричество. Окисление вызывает увеличение количества электронов на аноде. Эта беспокойная энергия хочет куда-то уйти, но электронодефицитный катод находится на дальней стороне изолированного электролита.

Аккумуляторы делятся на первичные и вторичные формы:

Первичные аккумуляторы

Первичные аккумуляторы можно использовать до тех пор, пока они не исчерпают свою энергию, а затем выбрасывают. Однако их химические реакции, как правило, необратимы. Таким образом, они не могут быть перезаряжены. Когда пожертвование реагентов в батарее исчерпано, батарея перестает производить ток и больше не используется.

Вторичные батареи

Вторичные батареи перезаряжаемые. Он может обратить свою химическую реакцию, когда на клетку подается электрический ток. Это регенерирует исходные химические реагенты, которые можно отливать, перезаряжать и использовать несколько раз.

Некоторые типы перезаряжаемых батарей готовы к использованию и имеют те же размеры и напряжение, что и одноразовые.

Электроды для электролиза

Электролиз — это простой процесс, используемый для дифференциации вещества на его исходные компоненты или элементы. В результате этого процесса в современной химии был открыт ряд элементов. При электролизе электрический ток направляется в электролит и в раствор, чтобы восстановить поток ионов, необходимый для запуска неспонтанной реакции.

Электроды погружены и разделены на расстоянии. Между ними через электролит проходит ток и подключается к источнику питания, который замыкает электрическую цепь. Постоянный ток [DC], подаваемый источником питания, запускает реакцию, заставляя ионы в электролите притягиваться к противоположно заряженным электроду, катоду и аноду. Количество электрической энергии, которое необходимо просуммировать, равно изменению свободной энергии Гиббса реакции, прибавленной к потерям в системе.

Хингидроновый электрод

Хингидроновый электрод представляет собой другой тип электрода, состоящий из платиновой проволоки в растворе, содержащем хингидрон, который используется для определения концентрации ионов водорода. Это важный метод, используемый для упрощения процесса. Это оказывается очень полезным.

Этот электрод похож на другой источник обычно используемого стеклянного электрода. Однако он ненадежен при pH выше восьми и не может использоваться с растворами, содержащими сильный окислитель или восстановитель.

Заключение

Модифицированные электроды можно использовать в качестве химических сенсоров для наблюдения за органическими и биологическими молекулами, представляющими промышленный и медицинский интерес. Электроды являются очень важной частью современной жизни. Они используются в различных аспектах нашей повседневной жизни. Поэтому они охватывают большую часть сектора.

Этот эксперимент можно использовать для отработки навыков электроаналитической химии. Перспектива основана на электродных потенциалах, вертикальных потенциалах ионизации [окисление] и сродстве к электронам [восстановление].

Сделан вывод, что большинство реакций переноса электрона, требующих участия органических соединений, обратимы. Необратимость чистой электродной реакции обусловлена необратимостью последующих химических и электрохимических стадий.

Ссылки по теме:

Типы ЭЭГ-электродов: гелевые, водные и сухие – Блог электрофизиологических исследований, новости и события

Каковы различия, преимущества и недостатки?

Какие существуют типы электродов ЭЭГ?

Когда Ганс Бергер впервые записал ЭЭГ в 1924 году, он использовал электроды из серебряной фольги, помещенные на кожу головы. За прошедшие годы новые технологии и инновации представили различные типы электродов. Существует несколько типов электродов: гелевые, водные и сухие электроды.

Что такое гелевые электроды?

Гелевые электроды являются наиболее широко используемым типом электродов. Они являются частью рутинной клинической записи ЭЭГ и долгое время были золотым стандартом в исследованиях ЭЭГ. Электрод обычно изготавливается из серебра с покрытием из хлорида серебра (Ag/AgCl). Когда между кожей и этим электродом наносится гель, содержащий много ионов хлора, проводимость улучшается, а импеданс на границе раздела кожа-электрод снижается. Поэтому гель между кожей и электродом позволяет качественно регистрировать биопотенциалы. Эти гелевые электроды имеют форму диска и имеют отверстие посередине, куда можно наносить гель с помощью шприца. Подготовка гелевой шапочки для ЭЭГ требует времени, так как необходимо стереть кожу, а все электроды должны быть индивидуально заполнены обученным специалистом.

Альтернативные формы гелевых электродов

Гелевые электроды могут иметь и другие формы, помимо электродов в форме дисков. Например, кольцевые электроды могут быть вставлены в головные уборы, что позволяет сочетать исследования fNIRS или TMS с записями ЭЭГ. Более того, альтернативные решения для ЭЭГ, такие как cEEGrids, также используют гель для улучшения соединения/контакта электрода с кожей. Эти cEEGrids размещаются вокруг уха и могут использоваться в группах населения, где требуется ненавязчивое решение ЭЭГ. ¹

Преимущества гелевых электродов

Позволяет проводить записи ЭЭГ с высокой плотностью.
Очень высокое качество сигнала.
Менее восприимчивы к помехам от сети и артефактам движения, чем сухие и водяные электроды.
Стабильные записи в течение длительного времени.
Альтернативные решения для измерения (например, cEEGrids и кольцевые электроды), которые можно интегрировать с другим исследовательским оборудованием (например, fNIRS и TMS)

Недостатки гелевых электродов

Кожу необходимо подготовить, слегка поцарапав кожу, чтобы уменьшить импеданс.
Неудобно для исследователей: время подготовки может быть долгим, кепка требует очистки, а сушка кепки требует времени.
Неудобно для участников: волосы нужно мыть, а царапать кожу может быть неудобно.
Требуется квалифицированный техник.
Токопроводящий гель может высыхать во время записи более 5 часов. ²

Что такое сухие электроды?

Сухие электроды были впервые изучены в 90-х годах и предложены в качестве альтернативы для решения общих проблем (описанных выше) с мокрыми электродами. ³ Сухие электроды ЭЭГ состоят из инертного проводящего материала, который механически соединяется с кожей для передачи сигнала и устраняет необходимость в геле или подготовке кожи. ⁴ Сухие электроды состоят из различных материалов и форм, таких как позолоченные электроды, щетинчатые электроды, гребенчатые и многоштыревые электроды, проводящая силиконовая резина или датчики на пенопластовой основе. ⁵ Поскольку в сухих электродах не используется проводящий гель или абразивная паста, сопротивление сухих электродов выше, чем влажных. Кроме того, это может привести к плохому контактному шуму, повышенной нестабильности сигнала и большей чувствительности к артефактам движения.

Преимущества сухих электродов

Более быстрая установка по сравнению с гелевыми электродами.
Не требует подготовки кожи.
Подходит для домашнего тестирования.
(Почти) очистка не требуется.
В некоторых ситуациях возможно без квалифицированного специалиста.

Недостатки сухих электродов

Сложность фиксации электродов на коже.
Повышенная нестабильность сигнала и более высокое сопротивление.
Более чувствительны к помехам от сети и артефактам движения, чем гелевые электроды.
Возможны ограниченные действия по улучшению качества контакта электрода с кожей.
Неудобно для владельца.

Что такое водяные электроды?

Водяные электроды представляют собой новый тип электродов, которые, как и сухие электроды, требуют очень короткого времени подготовки и не требуют использования проводящего геля. ⁶ Эти электроды также можно назвать «полусухими электродами». Ключевой особенностью водяных электродов является то, что они используют воду или жидкий электролит. В некоторых водяных электродах используются водяные губки с водопроводной или соленой водой для увеличения проводимости между поверхностью кожи и электродом. Другие водные электроды медленно и непрерывно выпускают небольшое количество жидкого электролита на кожу головы в содержащемся веществе. ⁵ Поскольку эти методы не требуют нанесения геля или истирания кожи, они также требуют более быстрого времени подготовки и очистки, чем гелевые электроды.

Преимущества водяных электродов

Более быстрая установка по сравнению с гелевыми электродами.
Быстрая очистка по сравнению с гелевыми электродами.
Подходит для домашнего тестирования.
В некоторых ситуациях возможно без квалифицированного специалиста.
Устраняет проблемы с высоким импедансом и нестабильностью сигнала, характерные для сухих электродов с водой.

Недостатки водяных электродов

Быстрее высыхают по сравнению с гелевыми электродами, поэтому их нужно чаще увлажнять. ⁷
Более чувствительны к помехам от сети и артефактам движения, чем гелевые электроды.
Возможны ограниченные действия по улучшению качества контакта электрода с кожей.

Когда следует выбирать тип электрода?

Выбор типа электрода зависит от множества факторов, включая желаемое качество сигнала, временные ограничения, наличие обученного техника и мобильность. Когда важно высокое качество сигнала, лучшим выбором являются гелевые электроды золотого стандарта. Если время на подготовку и очистку имеет решающее значение или если нет обученного специалиста, хорошим вариантом будут сухие и водяные электроды. Поскольку водяные электроды более удобны, стабильны и менее подвержены артефактам, в большинстве ситуаций им отдается предпочтение.

Компания TMSi предлагает головные уборы на гелевой и водной основе, которые могут удовлетворить потребности ваших исследований. Эти головные уборы, а также дополнительную информацию можно найти здесь.

Ссылки

1. Casson, A., Yates, D., Smith, S., Duncan, J. and Rodriguez-Villegas, E., 2010. Носимая электроэнцефалография. Журнал IEEE Engineering in Medicine and Biology , 29(3), стр. 44-56.
2.Чин-Тэн Лин, Лун-Де Ляо, Ю-Ханг Лю, И-Ян Ван, Бор-Ших Лин и Джи-Йонг Чанг, 2011 г. Новые электроды из сухой полимерной пены для долгосрочного измерения ЭЭГ. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 58(5), стр. 1200-1207.
3. Taheri, B., Knight, R. and Smith, R., 1994. Сухой электрод для регистрации ЭЭГ. Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология, 90(5), стр. 376-383.
4. Мота, А., Дуарте, Л., Родригес, Д., Мартинс, А., Мачадо, А., Вас, Ф., Фидлер, П., Хауайсен, Дж., Нобрега, Дж. и Фонсека, C., 2013. Разработка квазисухого электрода для регистрации ЭЭГ. Датчики и приводы A: Physical , 199, стр. 310-317.
5. Ди Флумери, Г., Арико, П., Боргини, Г., Шараффа, Н.