Характеристика электродов с основным (фтористо-кальциевым) покрытием

Электроды с основным 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 - Б.

Шлаковой основой покрытий основного вида (УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ЛКЗ-70, НИАТ-ЗМ, СМ-11 и др.) служат минералы, состоящие в основном из карбонатов кальция и магния (мрамор - ГОСТ 4416-94, доломит, магнезит), а также плавиковый шпат (CaF₂, ГОСТ 4421-73).

При высокой температуре дуги карбонаты диссоциируют с образованием окислов кальция и магния (CaO, MgO), а также окиси углерода и углекислого газа (СО, СО₂). Это обеспечивает достаточно высокий коэффициент основности шлаков (отношение суммы основных окислов к кислым), а также образование газозащнтной среды минерального происхождения, которая не сопровождается образованием водорода, как это имеет место при плавлении кислых, целлюлозных и рутиловых покрытий. Как следствие: металл, наплавленный электродами с основными покрытиями, очень мало насыщается водородом из материалов покрытия. Кроме того, наличие в покрытиях этого вида фтористого кальция придает им способность обезводороживать металл, что достигается связыванием водорода в термически устойчивые соединения:

Таким образом, отсутствие в основных покрытиях органических веществ и связанного с этим выделения водорода при их разложении, а также связывание свободного водорода и паров воды в термически устойчивый фтористый водород, обеспечивают при сварке этими электродами минимальное содержание водорода в наплавленном металле, благодаря чему электроды с основным покрытием называются также низководородистыми.

Это важное преимущество фтористо-кальциевых покрытий делает их незаменимыми при сварке закаливающихся сталей, склонных к образованию холодных трещин вследствие охрупчивающего действия водорода, диффундирующего в околошовную зону из металла шва.

Металл, наплавленный электродами с основными покрытиями, нанесенными на стержни из стальной низкоуглеродистой сварочной проволоки Св-08 и Св-08А (ГОСТ 2246-70):

• по составу соответствует спокойной стали (содержание кремния 0,2—0,5%);
• по механическим свойствам наплавленного металла электроды соответствуют типам Э42А - Э50А по ГОСТ 9467-75.

При этом достигается высокая ударная вязкость наплавленного металла и значительно меньшая склонность его к старению по сравнению с металлом, наплавленным электродами с покрытиями других видов.

Малая окислительная способность покрытий этого вида обеспечивает хорошее усвоение (высокий коэффициент перехода) легирующих элементов, благодаря чему достигается эффективное раскисление и легирование наплавленного металла.

Электроды с основным покрытием имеют существенные преимущества перед всеми другими электродами при сварке высоколегированных сталей, для которых они практически применяются монопольно.

Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, обладает высокой стойкостью против образования горячих трещин, в связи с чем такие электроды наиболее пригодны для сварки жестких конструкций, выполнения многослойных швов большой толщины, а также для сварки сталей с повышенным содержанием углерода и серы. Сварка этими электродами производится во всех пространственных положениях (положения сварки плавлением - ГОСТ 11969-79), так как они имеют «короткие» шлаки.

К недостаткам основного типа покрытий электродов следует отнести их склонность к образованию пор в швах, при наличии окалины и ржавчины на поверхности свариваемого металла, так как шлаки этих электродов практически не связывают окислы железа, которые окисляют металл. Фтористо-кальциевые электроды склонны также к образованию пор при увлажнении покрытия до 2—2,5% вследствие повышения в этом случае содержания водорода в наплавленном металле. Повышенная растворимость водорода в металле, несмотря на его сравнительно низкую концентрацию в газах дуги, объясняется хорошей раскисленностью наплавленного металла. Эти электроды склонны также к пористости при удлинении дуги в процессе сварки, а также при больших зазорах, что ухудшает газовую защиту, и в результате металл шва насыщается азотом.

Исследованиями установлено, что насыщение металла азотом происходит, в основном, в дуговом промежутке, что повышает его склонность к старению и переходу в хрупкое состояние.

Стабильность горения дуги при плавлении электродов с основным покрытием значительно хуже, чем у всех остальных видов покрытий, что объясняется наличием в дуге ионов фтора, являющихся деионизаторами дуги. Поэтому электроды с основным покрытием применяются преимущественно для сварки постоянным током при обратной полярности («плюс» на электроде). Использование их для сварки переменным током возможно только при дополнительном введении в состав покрытия элементов с очень низким потенциалом ионизации (К, Na), которые вводятся либо в виде поташа (К₂С0₃, ГОСТ 10690-73) в количестве 4—5%, либо в виде смеси калиевого жидкого стекла (60—70%) с натриевым (покрытия УП-1/55, УП-2/55 и др.). Однако наличие поташа в покрытиях придает им повышенную гигроскопичность, поэтому необходима прокалка электродов перед сваркой при 350—400°С.

Перечисленные особенности электродов с основными (фтористо-кальциевыми) покрытиями определяют область преимущественного их применения для ручной дуговой сварки хорошо раскисленных спокойных сталей, особенно с повышенным со держанием углерода, а также легированных сталей; для сварки металла большой толщины, конструкций, работающих при больших динамических и знакопеременных нагрузках и при пониженных температурах.

Дата добавления: 2015-07-15