Бетонирование стен

 

2. Виды электродных покрытий и их свойства

Покрытие – это смесь измельченных компонентов и связующего вещества нанесенная на металлический стержень.

Методы нанесения покрытия: опрессование и окунание

Классификация:

По видам покрытий электроды подразделяются:

• А — с кислым покрытием, содержащим окиси железа, марганца, кремния, иногда титана;
• Б — с основным покрытием, имеющим в качестве основы фтористый кальций и карбонад кальция. (Сварку электродами с основным покрытием осуществляют постоянным током обратной полярности. Вследствие малой склонности металла к образованию кристаллизационных и холодных трещин, электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений);
• Ц — с целлюлозным покрытием, основные компоненты которого целлюлоза, мука и другие органические составы, создающие газовую защиту дуги и образующие при плавлении тонкий шлак. (Электроды с целлюлозным покрытием применяют, как правило, для сварки стали малой толщины);
• Р — с рутиловым покрытием, основной компонент рутил. Для шлаковой и газовой защиты в покрытие этого типа вводят соответствующие минеральные и органические компоненты. При сварке на постоянном и переменном токе разбрызгивание металла незначительно. Устойчивость горения дуги, формирование швов во всех пространственных положениях хорошее;
• П — прочие виды покрытий.

При покрытии смешанного вида используют соответствующее условное обозначение состоящее из нескольких букв.

Электроды с кислым покрытием. Основу этого вида покрытия составляют оксиды железа, марганца и кремния. Металл шва, выполненный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к образованию горячих трещин.

Электроды с кислым покрытием не склонны к образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а также при удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током.

Электроды с основным покрытием. Шлаковую основу покрытий основного вида составляют минералы — в основном карбонаты кальция и магния (мрамор, магнезит, доломит). Поэтому они получили название фтористо-кальциевых покрытий. При высокой температуре дуги карбонаты диссоциируют с образованием окислов кальция и магния, a также окиси углерода и углекислого газа. Это обеспечивает высокий коэффициент основности (щелочности) образующихся шлаков и создание газозащитной среды минерального происхождения, которая не сопровождается выделением водорода, как это имеет место при плавлении электродов с рутиловым покрытием. Поэтому металл, наплавленный электродами с основным покрытием, очень мало насыщается водородом из материалов покрытий. Кроме того, наличие в покрытиях этого вида фтористого кальция придает им способность обезводороживать металл, что достигается связыванием водорода в термически стойкие соединения.

Отсутствие в основных покрытиях органических материалов и связанного с этим выделения водорода при их диссоциации, а также связывание водорода и паров воды в термически устойчивый фтористый водород, который улетучивается, обеспечивают при сварке этими электродами минимальное содержание водорода в наплавленном металле. Поэтому электроды с основными покрытиями называют также низководородными.

Это важное преимущество основных покрытий делает их незаменимыми при сварке закаливающихся сталей, склонных к образованию холодных трещин вследствие охрупчивающего действия водорода, диффундирующего в околошовную зону из металла шва. Малая окислительная способность покрытий основного вида обеспечивает высокий коэффициент перехода легирующих элементов из электрода в шов, благодаря чему достигается эффективное раскисление и легирование наплавленного металла.

Существенным преимуществом электродов с основным покрытием перед рутиловыми является более высокое сопротивление металла шва сероводородному растрескиванию, что обеспечивает более надежную эксплуатацию сварных трубопроводов в месторождениях, содержащих сероводородные соединения.

Сварка электродами с основными покрытиями может выполняться во всех пространственных положениях.

К недостаткам электродов с покрытиями основного вида следует отнести более низкую стабильность горения дуги по сравнению с электродами с покрытиями других видов. Это объясняется наличием в дуге при сварке этими электродами ионов фтора, которые являются деионизаторами дуги. Поэтому электроды с основными покрытиями применяются преимущественно для сварки постоянным током обратной полярности (+ на электроде).

К существенным недостаткам основных покрытий следует отнести их склонность к образованию пор в швах при удлинении дуги в процессе сварки, а также при больших зазорах, что ухудшает газовую защиту расплавленного металла, вследствие чего он насыщается азотом. Установлено, что насыщение металла азотом происходит, в основном, в дуговом промежутке и повышает склонность металла шва к старению и охрупчиванию.

Электроды с основными покрытиями склонны к образованию пор в швах при наличии окалины и ржавчины на поверхности свариваемого металла, т. к. шлаки этих электродов практически не связывают окислы железа, которые окисляют наплавленный металл, попадая в сварочную ванну.

Образование пор в швах при сварке электродами с основным покрытием наблюдается также при увлажнении покрытия, вследствие повышения содержания водорода в наплавленном металле. Несмотря на хорошую раскисляемость наплавленного металла и его сравнительно низкую концентрацию в газах дуги, увлажнение покрытий вызывает повышение содержания водорода в металле шва. Увлажнение электродных покрытий зависит от качества упаковки при изготовлении электродов, условий транспортировки и последующего хранения на складах и в производственных кладовых.

Нормативной документацией на сварку особо ответственных конструкций условия хранения электродов в кладовых регламентируются при температуре воздуха не ниже 15 °С и при относительной влажности не более 50%, а также по срокам годности после прокалки (для электродов с основными покрытиями, предназначенными для сварки сталей перлитного класса — не более 5 суток).

После истечения указанного срока хранения электроды перед сваркой должны быть повторно прокалены. Прокалка электродов может производиться не более трех раз, не считая прокалки при их изготовлении. Многократные увлажнения и прокалки электродов (более четырех раз) отрицательно влияют на прочность и качество покрытий. Указанные условия хранения электродов по температуре и относительной влажности в кладовых не могут стабильно обеспечиваться без оснащения их кондиционерами. При хранении электродов в закрытых мешках из водонепроницаемой полиэтиленовой пленки или в закрытой таре, имеющей крышки с резиновым уплотнением, или в сушильных шкафах при температуре 80±20°С сроки хранения электродов после прокалки не ограничиваются.

Изложенные особенности электродов с основными покрытиями определяют; область их преимущественного применения для сварки хорошо раскисленных спокойных сталей, особенно при повышенном содержании углерода и серы, а также низколегированных и высоколегированных сталей для сварки металла большой толщины, конструкций, работающих при больших динамических и знакопеременных нагрузках и при пониженных температурах.

Электроды с целлюлозным покрытием. Покрытие этого вида содержит большое количество (до 50%) органических составляющих, как правило, целлюлозы. Металл, наплавленный целлюлозными электродами, по химическому составу соответствует, по степени раскисления, полуспокойной или спокойной стали. В то же время он содержит повышенное количество водорода. Для целлюлозных электродов характерно образование равномерного обратного валика шва при односторонней сварке на весу, а также обеспечение возможности сварки вертикальных швов способом сверху вниз.

Электроды с рутиловым покрытием. Шлаковую основу рутиловых покрытий составляет минерал рутил, состоящий в основном из двуокиси титана. С увеличением содержания в покрытии карбонатов возрастает основность (щелочность) шлака, что способствует снижению содержания кислорода и кремния (шлаковых включений) в наплавленном металле. Это повышает его ударную вязкость и стойкость против образования горячих трещин.

Газозащитными составляющими в рутиловых покрытиях служат органические материалы и карбонаты. При отсутствии карбонатов или малом их содержании (до 5%) наводороживание металла шва может быть еще более высоким, чем при сварке электродами с кислыми покрытиями. Основными окислителями в рутиловых покрытиях являются пары воды и углекислый газ. Значительное снижение водорода в шве и наименьшая склонность к образованию пор достигаются при определенной гарантированной влажности покрытий. Отсыревшие электроды необходимо высушивать при температуре 200 °С в течение 1 часа, а сварку выполнять не ранее чем через сутки после сушки. Поры появляются также при повышенной температуре прокалки электродов.

Рутиловые электроды не склонны к образованию пор в швах при сварке сталей, имеющих на поверхности окалину и ржавчину, не чувствительны к изменениям длины дуги. Поры в швах появляются при применении повышенных режимов тока при сварке тавровых швов с зазорами, а также при сварке тонкого металла электродами слишком большого диаметра. Рутиловые электроды позволяют производить сварку по грунтовочным покрытиям толщиной 20—25 мкм без образования пор в швах и без снижения механических свойств металла шва. Стойкость против образования горячих трещин металла шва несколько больше, чем выполненного электродами с кислым покрытием.

По сварочно-технологическим свойствам рутиловые электроды значительно превосходят электроды с покрытием основного вида. Они обеспечивают хорошую стабильность горения дуги при сварке переменным и постоянным током, имеют низкий коэффициент разбрызгивания металла, обладают легкой отделимостью шлаковой корки, а также являются лучшими для сварки в вертикальном и потолочном положениях швов. Это обусловлено тем, что образующиеся при плавлении покрытий титанаты обладают высокой способностью к коагуляции и быстро всплывают из жидкой ванны на поверхность металла. Кроме этого вязкость шлака рутиловых покрытий резко возрастает при снижении температуры. Такие шлаки называются «короткими». Вязкость шлаков электродных покрытий с большим содержанием диоксида кремния уменьшается медленно при снижении температуры. Эти шлаки называются «длинными».

Важным преимуществом рутиловых электродов является также легкость зажигания дуги, определяемая наименьшей плотностью тока, при которой возможно существование дугового разряда.

Малая склонность к образованию пор при зажигании и кратковременном удлинении дуги способствует исключению так называемой «стартовой» пористости (образованию пор в кратерах). Электроды с рутиловыми покрытиями значительно превосходят основные по формированию швов и обеспечению плавного перехода от шва к основному металлу. Сопротивление усталости сварных соединений, работающих при знакопеременных нагрузках, существенно снижается при наличии концентраторов напряжений в местах перехода от швов к основному металлу, особенно при угловых швах. Поэтому, если плавность перехода в этих местах не может быть обеспечена механической обработкой, то для сварки таких соединений рутиловые электроды являются незаменимыми, т. к. они обеспечивают более высокое сопротивление усталости сварных соединений, чем выполненных электродами с кислыми и основными покрытиями.

Производительность и возможность сварки в различных пространственных положениях рутиловыми электродами зависит от толщины покрытия и содержания в нем железного порошка.

При средней толщине покрытия (коэффициент массы 35—45%) и содержании в нем до 20% железного порошка электроды пригодны для сварки в любом пространственном положении шва.

При большой толщине покрытия (коэффициент массы 50—65%) и содержании в нем 30—35% железного порошка электроды имеют повышенную производительность, пригодны для сварки в любом пространственном положении шва, но наиболее эффективны при сварке конструкций, в которых большая часть швов, выполняется в нижнем положении и имеет большую протяженность.

При особо толстом покрытии (коэффициент массы 90—160%) и содержании в нем 50-60% железного порошка, электроды относятся к высокопроизводительным и пригодны для сварки только в нижнем положении швов большой протяженности. Наряду с этим, введение большого количества железного порошка в покрытие рутиловых электродов снижает содержание углерода в шве, уменьшает неоднородность распределения серы по границам кристаллитов и внутри них, значительно повышает стойкость металла шва против образования горячих трещин.

Рутиловые электроды с большим количеством железного порошка в покрытии можно использовать для сварки среднеуглеродистых сталей без опасения возникновения горячих трещин в швах. Особо важным преимуществом рутиловых электродов перед электродами с другими видами покрытий является более низкая токсичность аэрозолей и газов, образующихся при сварке.

Область применения рутиловых электродов — сварка конструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей в строительстве и машиностроении.

Электроды с рутиловыми покрытиями 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1.Галкин И.Г. «Технология и организация строительного производства», М:1969
2. 2.Данилов Н.Н. «Производство бетонных работ», М:1962
3. 3.Луцкий С.Я., Атаев С.С. «Технология строительного производства», М:1991
4. Бетонные и железобетонные работы, С. С. Леви, С. Г. Рабинович, И. Г. Совалов, Стройиздат, с. 288, г. 1974
5. Верховенко Л, В., Тукин А. К. Справочник сварщика.—2-е изд. перераб. и доп.—Мн.: Выш. шк., 1990.—480 с: ил.
6. Жизняков С.Н. Ручная-дуговая сварка покрытыми электродами строительных конструкций. М., 2001
7. Калганов Л.А. Сварочное производство. Сварка, резка, пайка, наплавка. М. 2003
8. Каменные и бетонные работы, И.В.Новикова, 2006, с. 281.
9. Куликов О.Н. Охрана труда при производстве сварочных работ. М. 2001
10. Левадный И.С. Сварочные работы. М. 2004
11. Лупачев В.Г. Ручная дуговая сварка. – Мн.: Выш. шк., 2006. – 416 с.
12. Маслов В.И. Сварочные работы / В.И. Маслов. М., 1988.
13. Николаев А.А. Электрогазосварщик. Д. 2003.
14. СНБ  5.03.01-02 Бетонные и железобетонные конструкции
15. СТБ 1544-2005 Бетоны конструкционные тяжёлые. Технические условия.
16. СТБ 1545-2005 Смеси бетонные. Методы испытаний.
17. ТКП 45-5.03-21-2060 Бетонные работы при отрицательных температурах воздуха. Правила производства
18. Хромченко Ф.А. Справочное пособие электросварщика. М. 2003.
19. Чернышов Г.Г. Сварочное дело: сварка и резка металлов. М. 2002