Электроды для сварки углеродистых сталей

22.08

2019

К углеродистым сталям относят класс сплавов, в которых углерод (С) как химический элемент является основным легирующим компонентом, задающим важнейшие свойства металла. Его доля в составе может быть различна, в зависимости от нее различают и группы данных сталей:

низкоуглеродистые — доля С в них менее 0,25%;
среднеуглеродистые — с долей углерода от 0,25 до 0,6%;
высокоуглеродистые — с долей углерода от 0,6% до 2,07%.

Также в состав таких сталей в весьма малых количествах входят марганец и кремний — в качестве полезных легирующих элементов, а в качестве вредных примесей — водород и сера.

Особенности сварки углеродистых сталей

Ключевое требование при сварке деталей из углеродистых сталей — прочностные характеристики металла шва и околошовной области: они должны соответствовать характеристикам основного металла. Чем выше доля углерода, тем сложнее получить соединение, которое бы строго соответствовало этому требованию. Поэтому в отношении каждой из групп углеродистых сталей существуют свои особенности сварки.

Сварка низкоуглеродистых сталей

Это группа хорошо свариваемых, наиболее пластичных углеродистых сталей благодаря низкому содержанию углерода и легирующим добавкам. Выполнять сварку можно любыми известными технологиями, включая сварку ручную электродуговую.

Однако такой химический состав металла обуславливает и свои особенности: при неправильном выборе электрода есть риски того, что металл шва будет более прочным, чем металл детали, что может негативно сказаться на общей прочности конструкции. А при выполнении многослойной сварки возможна повышенная хрупкость шовного металла.

Чтобы избежать этих проблем, для сварки обычно используют электроды с рутиловым и фтористо-кальциевым покрытием, а в обмазку добавляется доля железного порошка. В ряду широко используемых для профессиональной сварки низкоуглеродистых сталей — марки МР-3ЛЮКС, МР-3, ОЗС-4, АНО-4, АНО-21, ОЗС-12, МК-46.00, УОНИ-13/55, УОНИ 13/45, УОНИ 13/85.

Для получения необходимых прочностных свойств металл шва после сварки проковывается и прокаливается.

АНО-21 СТАНДАРТ Ток — переменный или постоянный любой полярности

224,40 руб. ? с НДС за 1 кг.

МР-3 ЛЮКС (НАКС) Ток — постоянный обратной полярности, переменный

201,12 руб. ? с НДС за 1 кг.

МР-3 (НАКС, РРР) Ток — переменный или постоянный обратной полярности

189,24 руб. ? с НДС за 1 кг.

ОЗС-4 (НАКС) Ток — переменный или постоянный прямой полярности (на электроде плюс)

193,92 руб. ? с НДС за 1 кг.

Электроды по среднеуглеродистым сталям

Количество углерода в таких сплавах больше, соответственно, процесс сварки осложняется. Минус в том, что металл сварного стыка и металл детали могут получиться разной прочности. Кроме того, металл близ кромок шва может получиться очень хрупким и с характерными трещинами. Чтобы этого не было, используют электроды с достаточно низкой долей углерода.

Особое внимание — к кромкам соединяемых деталей. Они обязательно должны быть разделаны, чтобы избежать проплавления металла, которое могут вызвать высокие токи — они необходимы для разогрева соединяемых деталей.

Также следует учитывать:

для повышения качества шва детали, как сказано выше, предварительно разогреваются и прогреваются в процессе сварки;
движения электродом лучше осуществлять не поперек, а вдоль стыка;
сварку лучше всего выполнять на короткой дуге;
после сварки для большей прочности шов также проковывается и подвергается термообработке.

В ряду известных электродов, которые применяют для сваривания среднеуглеродистых сталей — марки УОНИ-13/55, УОНИИ 13/55, УОНИИ 13/45А, УОНИ-13/65.

Сварка высокоуглеродистых сталей

В таких сталях — высокое содержание углерода, что практически делает их непригодными для сварки различных конструкций. Сварочные работы, как правило, выполняются лишь при необходимости ремонта.

В этом случае используются те же технологии, что и при сварке среднеуглеродистых сталей. Осуществляется предварительный прогрев металла в области шва до 250-300 °C, по завершении сварки производится проковка и термообработка шва. Необходимо соблюдать еще два условия — сварка возможно при температуре не ниже -5 градусов Цельсия в помещении, где полностью отсутствуют сквозняки.

Состав

Химический состав и соотношение компонентов в стали марки С255 регламентируются ГОСТом 27772-88. В соответствии с ним, в сплаве содержится:

0,22% углерода, от его количества и равномерности распределения в структуре зависят показатели твердости и хрупкости;
0,65% марганца, ГОСТ допускает увеличение его массовой доли до 0,85%;
от 0,15 до 0,30% кремния, он необходим для улучшения эксплуатационных свойств материала;
по 0,3% меди и никеля, небольшое количество этих элементов не оказывает заметного влияния на свойства;
хрома – 0,3%, низкое содержание элемента свидетельствует о подверженности металла коррозии при определенных условиях;
до 0,02% остаточного алюминия;
0,04-0,05% серы и фосфора, примеси которых неизбежны в составе сплава.

В отдельных месторождениях встречаются руды, содержащие мышьяк, но его концентрация не превышает 0,12%.

Электроды для углеродистых и низколегированных сталей

Широчайший ряд электродов используется для сварки как углеродистых, так и низколегированных сталей. К этой группе относят углеродистые стали с содержанием С до 0,25%, а также низколегированные с временным сопротивлением разрыву до 590 МПа. И те, и другие имеют повышенное содержание углерода. Благодаря этому уменьшается окисление металла и легче получают свободные от окислов соединения. Их пластичность повышают путем предварительной термической обработки или последующего подогрева.

И углеродистые, и низколегированные стали отличаются относительно невысокой теплостойкостью и прокаливаемостью.

Доля легирующих элементов (кобальт, никель, молибден, алюминий, вольфрам, медь и другие) может доходить в низколегированных сталях до 5%. В сравнении с углеродистыми они характеризуются пониженной склонностью к механическому старению, более высокой износостойкостью, коррозионной и хладостойкостью, пределом текучести.

В зависимости от доли легирующих элементов определяются параметры, по которым выбирают электроды для сварки углеродистых сталей. В число таких параметров входят:

механические характеристики металла шва;
требуемые свойства сварного соединения;
временное сопротивление разрыву;
ударная вязкость;
относительное удлинение.

АНО-4 (НАКС) Ток — переменный или постоянный любой полярности

198,00 руб. ? с НДС за 1 кг.

АНО-21 (НАКС) Ток — переменный или постоянный любой полярности

203,40 руб. ? с НДС за 1 кг.

МК-46.00 (НАКС) Ток — постоянный обратной полярности, переменный

258,72 руб. ? с НДС за 1 кг.

ОЗС-12 (НАКС, РРР) Ток — переменный или постоянный прямой полярности

213,96 руб. ? с НДС за 1 кг.

Расшифровка маркировки

При расшифровке марки стали С255 следует учесть, что:

знак «С», стоящий перед цифрами, указывает на основное назначение стали – применение в строительстве;
«255» – величина предела текучести металлопроката, знак наносится на поверхность металла.

Продукция производится в соответствии с ГОСТом в виде:

листового и профильного проката;
уголков и балок двутавровых;
швеллеров специальных;
листов гладких и с ромбическим рифлением;
гнутых профилей разнообразной конфигурации.

Весь прокат изготовляется в соответствии с техническими требованиями – с толщиной сечения элементов не меньше 4 мм и не больше 30 мм.

Аналогами марки стали С255 ГОСТа 27772-88 признаются российские конструкционные сплавы обыкновенного качества углеродистых категорий. Они представляют вариации марки Ст3, которые различаются:

содержанием углерода;
показателем прочности;
степенью раскисления – пс и сп.

Зарубежными аналогами, согласно стандартизации ISO 630, признаны:

Свойства стали

Основные свойства стали С255 задаются изначально химическим составом. Некоторые из них изменяются в зависимости от температуры окружающей среды или от толщины проката:

плотность – 7,85 г/см 3 ;
предел текучести – 245-255 МПа;
временное сопротивление разрыву – 370-380 МПа;
относительное удлинение при разрыве – 24-25%;
ударная вязкость при -20 градусах – 34 Дж/см 2 ;
расчетные сопротивления по пределу текучести – 230-250 МПа;
расчетные сопротивления по пределу прочности – 360-370 МПа.

Концентрация углерода в сплаве и его соотношение с другими элементами позволяют использовать при создании конструкций:

любые способы сварки;
технологии лазерной или гидравлической резки;
возможности сверления и фрезерования;
методы механической обработки.

При высоких механических свойствах сплав неустойчив к коррозии. В качестве защиты конструкций от воздействия влаги или химических реагентов используют:

двойное покрытие водостойкой краской после предварительного грунтования;
горячее цинкование поверхности;
порошковое покрытие полимерными веществами.

Методы термической обработки

В дальнейшем основные эксплуатационные характеристики стали С255 могут быть улучшены с помощью термической обработки – закалки и отпуска.

Закалка производится для увеличения твердости поверхности заготовки:

металл нагревается до заданной температуры в специальных печах;
в процессе выдержки под действием температуры происходит перестройка и уплотнение внутренней структуры;
для равномерного охлаждения и предотвращения дефектов используется масляная ванна.

Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, которые образуются при закалке и могут привести к внутренним дефектам. Процедура состоит из процессов:

постепенного нагревания до более низкой температуры, чем при закалке;
последующего медленного охлаждения.

Преимущества и недостатки

К главным достоинствам стали С255 относят высокую прочность и хорошую свариваемость без необходимости предварительного подогрева. Эти качества расширяют сферу применения сплава, облегчая процесс изготовления объемных конструкций при сооружении крупных объектов. Особенностям применения металла соответствуют и другие его характеристики:

высокий показатель предела текучести, позволяющий выдерживать большие комбинированные нагрузки;
значительная ударная вязкость, обеспечивающая хорошую сопротивляемость переменным механическим нагрузкам;
хорошая обрабатываемость стали разнообразными способами.

К недостаткам С255 может быть отнесена подверженность коррозийным процессам. Эта проблема снимается с помощью эффективных способов защиты металла.

Область применения

Марка стали С255 и ее аналоги применяются для производства строительных металлоконструкций 1 группы, способных выдержать серьезные нагрузки при температурах до -510С, в частности:

динамические – они проявляются постепенным возрастанием и снижением давления и требуют достаточной пластичности;
подвижные нагрузки характеризуются перемещением точки максимальной нагрузки и способны разрушить несущие конструкции;
вибрационные – чреваты деформацией сварных швов, ослаблением крепежных элементов.

Электроды для углеродистых конструкционных сталей

Марка и тип	Назначение и описание
АНО-4 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву не более 451 МПа. Токи — переменный, постоянный прямой полярности. При повышенных токах не образуют пор. Допускают сварку по ржавчине и по незачищенным кромкам, обеспечивают легкое отделение шлаковой корки. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
АНО-6 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки переменным и постоянным током обратной полярности конструкций из углеродистых сталей. Доля углерода в составе металла — до 0,25%. Обеспечивают легкое отделение шлаковой корки. Могут работать на повышенных режимах, обеспечивают шов без кристаллизационных трещин. Коэффициент наплавки — 10 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг. Марка АНО-6 рекомендуется для сварки в монтажных условиях.
АНО-21 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки переменным и постоянным током прямой и обратной полярности ответственных и рядовых конструкций из углеродистых сталей по ГОСТ 380-71 Ст0, Ст1, Ст2, Ст3 (групп А, Б, В, спокойных, полуспокойных, кипящих); по ГОСТ 1030-74 (10, 15кп, 20кп, 20пс, 20). Способны работать по окисленным, гальваническим поверхностям, по неподготовленным кромкам. Легкий поджиг и стабильность дуги, отличное качество сварного шва. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
МР-3 (Э46)	Электроды с рутилово-основным покрытием марки МР-3 предназначены для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву не более 500 МПа., доля углерода в них не превышает 0,25%. Сварка выполняется переменным и постоянным током обратной полярности. Обеспечивают стабильность дуги, легкий повторный поджиг. Сварка — только по очищенной от окалины поверхности. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва -1,7 кг.
МР-3С (Э46)	Электроды с рутилово-основным покрытием используются для сварки переменным и постоянным током обратной полярности конструкций из углеродистых сталей, когда к качеству получаемого шва предъявляются повышенные требования. Сварка возможна во всех без исключения пространственных положениях. Временное сопротивление разрыву — не более 500 МПа. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
ОЗС-4 (Э46)	Электроды с рутиловой обмазкой применяются для сварки переменным и постоянным током обратной полярности ответственных конструкций из углеродистых сталей (временное сопротивление разрыву до 490 МПа). В равной степени качественно сваривают детали больших и малых толщин. Возможна сварка по ржавой и влажной поверхности. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
ОЗС-6 (Э46)	Для сварки переменным и постоянным током обратной полярности конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву не более 451 МПа. Имеют рутиловое (с железным порошком) покрытие. Демонстрируют высокую производительность. Возможна сварка удлиненной дугой и по ржавчине. Коэффициент наплавки — 10 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,5 кг.
ОЗС-12 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки переменным и постоянным током обратной полярности углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву не более 500 МПа. Оптимально подходят для сварки соединений таврового профиля с получением вогнутых мелкочешуйчатых швов. Возможна сварка удлиненной дугой и по окисленной поверхности без образования пор. Также допускается сварка на предельно низком напряжении. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
МК-46.00 (Э50А)	Универсальные рутиловые электроды для сварки переменным и постоянным током любой полярности углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением до 450 МПа. Широко применяются для сварки листовых и трубных конструкций. Создают пониженное тепловложение. Хорошо подходят для прихваток, сварки коротких и корневых швов. Не чувствительны к ржавчине и загрязнениям поверхности. Сварка возможна во всех пространственных положениях. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
ОК-48.00 (Э50А)	Универсальные сварочные электроды с основным покрытием для сварки судовых сталей, ответственных конструкций с условиями работы при отрицательных температурах и высоких знакопеременных нагрузках. Обеспечивают минимальное содержание водорода в наплавленном металле. Сварка возможна на постоянном и переменном токе обратной полярности. Отлично подходят для сварки износостойких сталей типа Hardox.
УОНИ-13/45 (Э42А)	Электроды с основным типом обмазки для сварки постоянным током обратной полярности особо ответственных конструкций с повышенными требованиями к металлу по пластичности и ударной вязкости. Временное сопротивление сталей на разрыв — до 490 МПа. Рекомендуется для сварки конструкций, эксплуатируемых в низкотемпературных условиях, а также для сварки стыков труб в местах месторождений с высоким содержанием сероводорода. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
УОНИ-13/55 (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности особо ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Позволяют получить металл шва, стойкий к образованию кристаллизационных трещин. Благодаря этому используются для сварки конструкций, работающих при отрицательных температурах и знакопеременных нагрузках. Коэффициент наплавки — 9,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,65 кг.
УОНИ-13/55У (Э55)	Электроды с основным покрытием для ручной дуговой сварки переменным и постоянным током обратной полярности ответственных конструкций, а также сварки ванным способом рельсов и арматуры ЖБ конструкций из сталей марок: СТ5, 18Г2С, 15ГС и других. Коэффициент наплавки — 10 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
УОНИ-13/55Р (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности судовых сталей с пределом текучести до 390H/мм2 (категории А, B, D, A32, A36, D32, D36, D40, E40 по ГОСТ Р 52927-2008 и Правилам Российского морского регистра судоходства). Используются для сварки тавровых и стыковых соединений. Изготавливаются под надзором Российского морского регистра судоходства. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
УОНИ-13/65 (Э60)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности машиностроительных конструкций, рассчитанных на тяжелые нагрузки. Временное сопротивление сталей на разрыв до 588 МПа. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
ТМУ-21У (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности ответственных конструкций и трубопроводов, используемых в атомной, электро- и тепловой энергетике. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
ЦУ-5 (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током элементов емкостей, трубного оборудования, котлоагрегатов. Позволяют сваривать корневые швы толстостенных трубопроводов, используемых на объектах энергетики. Максимальная температура эксплуатации сварных соединений до 400°С. Коэффициент наплавки — 9,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.

Как подобрать диаметр электрода в зависимости от толщины металла

При выборе следует учитывать зависимость диаметра электрода от толщины свариваемого металла изделий и элементов. Чем толще последний — тем, соответственно, больше и толщина стержня электрода. Так,

при толщине свариваемых элементов в 1,5-2,5 мм толщина электрода будет составлять 2-2,5 мм;
при толщине в 3 мм — соответственно 2,5-3 мм;
при 4-5 мм — 3-4 мм;
при 6-10 мм — 4-5 мм.

Допустимые значения сварочного тока также варьируются в зависимости от диаметра расходника (об этом — ниже). При повышенных значениях тока (всегда указываются на упаковке) и превышении рекомендуемых показателей диаметра существуют риски образования в металле шва пор. Следует также сказать о том, что если толщина изделий не более 1,5 мм, ручная дуговая сварка обычно не используется.

Продукция производства Магнитогорского электродного завода

Магнитогорский электродный завод выпускает электроды для сварки высокоуглеродистых, средне- и низкоуглеродистых сталей. Электроды позволяют варить любые конструкции из этих материалов – от неответственных при ремонте или для бытового использования до особо ответственных из сталей повышенной прочности, рассчитанных на высокие нагрузки.

Купить электроды по углеродистым сталям вы можете на нашем сайте. Мы предлагаем собственную продукцию, поэтому цены на нее – одни из самых низких в регионе. Весь товар сертифицирован в системе ГОСТ Р, что подтверждается сопроводительными документами.

Какие есть способы сварки профтрубы 20х40 и тому подобных размеров

Для сварки профильных труб применяются следующие основные широко распространенные сварочные технологии:

электродуговая;
газовая;
контактная.

Процесс выполнения электродуговой сварки в соответствии с требованиями техники безопасности, в частности, с применением средств индивидуальной защиты

Далее более подробно будет рассмотрен электродуговой способ сварки, в котором как раз применяются в качестве расходников те самые электроды, которые определяют тематику статьи. Но сначала рассмотрим альтернативы. Описание других способов сварки профильных труб будет кратким и весьма общего характера.

Электродуговая

Сваривать профильные трубы электродуговой технологией возможно как ручным, так и механизированным способами.

Ручная дуговая сварка профильных труб производится с помощью трансформаторного или инверторного аппаратов. Малый вес оборудования и простое подключение к источнику питания позволяет производить сварку в самых малодоступных местах.

Трансформаторные сварочные аппараты работают на переменном токе. Такая прерывистая подача энергии в зону сварки создает проблемы в обеспечении стабильной работы дуги. Настроить трансформатор на процесс получения качественного шва начинающему сварщику достаточно сложно. Сварка толстых изделий для сварочного трансформатора не является проблемой.

Инвертором

Инверторный сварочный аппарат по мощности уступает трансформаторному. Он не всегда предназначен сваривать металлы с толстыми толщинами, во всяком случае, не каждая модель. Однако, его электронные схемы обеспечивают на выходе устойчивый постоянный ток, что обеспечивает стабильную дугу и минимизирует разбрызгивание свариваемых металлов. Более плавное регулирование сварочного тока и наличие специальных опций типа «ANTI STICK» (препятствие залипанию электрода), «ARC FORCE» (форсаж сварочной дуги) сильно помогут начинающим сварщикам при сварке профильных труб с тонкими стенками.

Инверторный сварочный аппарат обеспечивает несколько преимуществ для начинающего сварщика при работе с профильными трубами, в частности, обеспечивает стабильный ток, что позволяет избежать прожогов

Для сварки габаритных металлоконструкций из профильных труб часто применяют механизированную сварку полуавтоматом. При использовании в качестве источника питания инвертора можно сваривать тонкие стенки, так как сварочный процесс будет поддерживать автоматически предварительно подобранные режимы скорости подачи проволоки, силы сварочного тока, выходного напряжения и расхода защитного газа. В основном для удешевления механизированной технологии по сварке профильных труб применяют углекислый газ, редко аргон (для сварки профильных труб из нержавейки). Наличие баллонов с защитным газом ограничивает мобильность сварочного оборудования.

Газовая

При отсутствии электроэнергии профильные трубы можно соединить с помощью газовой сварки. В зону соединения свариваемых кромок подается расплавленная присадочная проволока, которая образует после застывания сварочный шов. Нагрев проволоки до состояния плавления обеспечивает кислородно-ацетиленовая газовая смесь, температура горения которой превращает ее в жидкое состояние. Для сварки профильных труб с тонкими стенками газовая сварка может быть предпочтительнее электродуговой, так как практически исключает такой дефект как прожог.

Стандарты

Электроды для углеродистых сталей, обеспечивающие сварку теплоустойчивых и конструкционных сплавов должны соответствовать ГОСТ(у) 9467-75.

Электроды для сварки, изготовляемые для:

наплавления поверхностей сплавов регулируются ГОСТ(ом) 10051-75;
сваривания высоколегированных сплавов, обладающих особыми свойствами, соответствуют ГОСТ(у) 10052-75.

Каждая зарубежная марка Американского и Европейского стандарта соответствует отечественной марке по ГОСТ(у).