Сварочные работы. Практический справочник - Галина Серикова

Стальная наплавочная проволока диаметром 0,3–8 мм изготавливается из стали различных марок – углеродистой (Нп-25, Нп-40 и т. д.); легированной (Нп-40 Г, Нп-30 ХГСА и др.); высоколегированной (Нп-30 Х13 и др.).

Стальная и алюминиевая сварочная проволока отличается от обычной товарной тем, что должна отвечать специальным требованиям, которые изложены в ГОСТах и касаются следующего:

1. Химический состав. По этому признаку марки стальной проволоки подразделяются на три основные группы:

– углеродистые. Они используются для сварки низко-, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей, например Св-08; Св-08 А; Св-08 АА и др.;

– легированные такими элементами, как хром, никель, марганец, титан и др. Допускается 2,5-10 %-ное данных компонентов. Они предназначаются для сварки низколегированных сталей. В эту группу входит проволока марок Св-08 ГС; Св-08 Г2 С и др.;

– высоколегированные (содержание легирующих элементов составляет более 10 %), например Св-06 Х14; Св-02 Х19 Н9 и др.

Всего ГОСТ 2246-70 предусматривает применение 77 марок стальной сварочной проволоки, химический состав некоторых из них представлен в табл. 3.

Таблица 3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ НЕКОТОРЫХ МАРОК ПО ГОСТУ 2246-70

2. Способ и точность изготовления.

3. Упаковка.

4. Транспортировка.

5. Хранение.

Проволока реализуется в виде мотков, внутренний диаметр которых составляет 150–750 мм, а масса – 1,5-40 кг, и бухт, имеющих бирку с указанием выходных данных, в частности завода-изготовителя, маркировки, номера партии, клейма техконтроля. Кроме того, прилагается так называемый сертификат соответствия.

В последние годы для сварки и наплавки стали шире применять порошковую проволоку, имеющую вид свернутой из стальной ленты (20 х 0,2 мм) трубки (для этого используется лента из низкоуглеродистой стали марки 08 КП холодного проката мягкая или особо мягкая), в которую засыпана шихта (порошок) из газо– и шлакообразующих компонентов, благодаря которым значительно улучшаются сварочный процесс и его результат. Сварной шов отличается высокими механическим свойствами, визуально выглядит более аккуратно. Кроме того, снижаются деформации, возрастает глубина проплавления и устраняется разбрызгивание металла при сварке.

Для придания проволоке необходимой жесткости и защиты от смятия подающими роликами при наплавке ее сечение специально делают сложным (рис. 13).

Рис. 13. Сечение оболочек порошковой проволоки: а – трубчатое; б – трубчатое с нахлестом; в, г – с загибом в оболочке; д – двухслойное

Шихта может иметь различный состав, в частности:

– рутиловый;

– рутилово-целлюлозный;

– рутилово-флюоритный;

– карбонатно-флюоритный;

– флюоритный (флюорит – это плавиковый шпат CaF2, о котором упоминалось выше).

Но при этом она должна быть такой, чтобы сплав, который получится после расплавления оболочки проволоки и порошка и их затвердения, имел бы химический состав и характеристики, требуемые от металла шва.

Порошковая проволока находит применение в следующих случаях:

– для сварки открытой дугой;

– для сварки под флюсом;

– для сварки в защитных газах (в углекислом, инертных);

– для наплавки с целью образования твердосплавного слоя.

В строительно-монтажных работах используется порошковая проволока марок ПП-АН1, ПП-АН2 и др.

Порошковая проволока различается диаметром, который может составлять 2,3, 2,5 или 3,2 мм. Как и сварочная проволока, она имеет специальную маркировку, которая расшифровывается следующим образом:

– тип проволоки обозначается буквами ПГ (нуждающаяся в дополнительной защите) или ПС (самозащитная);

– цифры, следующие за буквами, указывают характеристику прочности металла шва или сварного соединения по гарантируемому пределу прочности;

– буквы Н, В, Вх, Ву, Т обозначают допускаемое пространственное положение при выполнении сварки (нижнее и горизонтальное на вертикальной поверхности; вертикальное, нижнее и горизонтальное; горизонтальные швы; вертикальные швы; любые положения, в том числе и кольцевые швы без вращения);

– последние цифры указывают на критическую температуру перехода к хрупкому состоянию металла шва, характеризующемуся значениями ударной вязкости менее 35 Дж/см2:

0 – +20 °C; 1–0 °C; 2 – -20 °C; 3 – -30 °C; 4 – -40 °C; <5 – -50 °C;

– буква Д, присутствующая в обозначении, говорит о том, что требования по температуре не регламентированы, т. е. применение проволоки ограничено исключительно сваркой наиболее неответственных изделий и конструкций, которые предполагается эксплуатировать при положительной температуре окружающего воздуха.

Например, маркировку порошковой проволоки ПС-50-Н2 следует понимать так:

– ПС – «проволока самозащитная»;

– 50 – минимально гарантируемый предел прочности металла шва или сварного соединения составляет 50 кгс/мм2;

– Н – проволока используется для сварки в нижнем положении;

– критическая температура – -20 °C.

Порошковая проволока должна соответствовать определенным требованиям:

– обеспечивать легкое возбуждение сварочной дуги и ее стабильное горение;

– плавиться равномерно, с минимальным разбрызгиванием;

– образовывать шлак, равномерно покрывающий сварочную ванну и не создающий проблем при отделении его после охлаждения сварного шва;

– формировать качественный и прочный сварной шов, т. е. такой, который не имеет пор, трещин и других повреждений и дефектов.

Порошковую проволоку используют при сварке конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, которые рассчитаны на средние и тяжелые режимы эксплуатации.

Электроды

Сварочный электрод представляет собой металлический либо неметаллический электропроводный стержень длиной 250–450 мм со специальным покрытием или без него, через который к свариваемым изделиям или конструкциям подводится электрический ток. Современная промышленность производит более 200 марок электродов, и большая часть из них – это плавящиеся сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки. Все типы сварочных электродов должны соответствовать определенным требованиям:

1) обеспечивать:

– устойчивое горение сварочной дуги;

– качественное формирование сварного шва и его прочность;

– равномерное расплавление стержня и покрытия с минимальным разбрызгиванием металла электрода;

– беспрепятственное удаление шлаков;

– высокопроизводительную сварку;

2) давать металл сварного шва необходимого химического состава;

3) сохранять свои физико-химические и технологические свойства на протяжении заданного количества времени;

4) обладать минимальной токсичностью.

Кроме того, имеются специальные технические требования, например:

– получение металла шва с особыми свойствами, к которым относятся окалино– и износостойкость, коррозионная устойчивость, повышенная прочность;

– формирование шва заранее определенной формы (с глубоким проваром, вогнутой поверхностью);

– осуществление сварки конкретным способом (с опиранием вертикальных швов сверху вниз, в любых пространственных положениях).

Разнообразие сварочных электродов и различные принципы, которые могут быть положены в основу их классификации, делают разработку единой системы достаточно затруднительной. Кроме того, марки электродов не стандартизированы, их деление осуществляется по техническим условиям и паспортам, причем каждый тип электродов может соотноситься как с одной, так и с несколькими марками. Однако электроды можно разделить по наличию тех или иных признаков на группы и подгруппы, что позволит в значительной степени облегчить их применение:

1. По материалу, из которого они изготовлены:

1) металлические, которые подразделяются на:

а) плавящиеся, которые по наличию или отсутствию покрытия бывают:

– покрытыми (стальными, медными, чугунными, бронзовыми, алюминиевыми и др.) (рис. 14);

Рис. 14. Покрытый сварочный электрод: 1 – стержень; 2 – покрытие; 3 – контактный торец, свободный от покрытия

– непокрытыми, которые в настоящее время используются в виде проволоки для проведения сварочных работ в среде защитных газов (по этой причине дальнейший разговор будет вестись исключительно о покрытых электродах);

б) неплавящиеся. К ним относятся вольфрамовые электроды, для облегчения возбуждения сварочной дуги, повышения устойчивости дугового разряда и электропроводности дугового промежутка которых вводятся добавки из оксидов тория (марка ЭВТ), иттрия (ЭВИ-10, ЭВИ-2) или лантана (ЭВЛ-10, ЭВЛ-20). Используются электроды и из чистого вольфрама (ЭВ4). Диаметр вольфрамовых электродов подбирается в зависимости от величины тока и может составлять 0,2-12 мм, а длина – 75, 140, 170 мм.

Вольфрамовые электроды находят применение при дуговой сварке в среде инертных газов, при атомно-водородной или плазменной сварке. Кроме того, они используются для резки и наплавки. Сварку вольфрамовыми электродами ведут от источника переменного тока, электродами с присадками – от источника постоянного и переменного тока прямой и обратной полярности.