Электроды УОНИ-13/55 постоянного тока ГОСТ 9466-75

Один из самых востребованных материалов, применяемых для сварки низколегированных и углеродистых сталей, – электроды УОНИ-13/55. Марка была разработана еще в 1940 году, и с тех эта электродная продукция широко применялась на промышленных объектах в СССР, а сегодня повсеместно используется в России. Основное назначение – сварка ответственных и особо ответственных конструкций, которые могут эксплуатироваться при высоких знакопеременных нагрузках (от летних до очень низких зимних температур).

Как расшифровывается маркировка электродов УОНИ 13

Электроды для дуговой сварки УОНИ-13/55 были созданы специалистами лаборатории секретного в то время Научно-исследовательского института №13. Отсюда – характерная для УОНИ-13/55 расшифровка:

• У – универсальный (электрод);
• О – основной тип покрытия;
• Н – научно-исследовательский;
• И – институт;
• 13 – номер института.

Учреждение, основанное еще в 1922 году в Петрограде, успешно работает и сегодня. Современное название – ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт материалов».

Как сушить электроды

Просушивание изделий, как и их прокаливание, рекомендуется выполнять не более двух раз – в противном случае структура материала покрытия начинает постепенно разрушаться. Для этой процедуры используются термопеналы, пеналы-термосы и электропечи с дополнительной функцией сушки.

Термопеналы

Достаточно компактные устройства, что позволяет размещать их прямо на рабочем месте сварщика. Аппараты выполняют прогрев уже прокаленных стержней, а затем длительное время поддерживают необходимую температуру, сохраняя необходимые технические свойства обмазки.

• Температурный диапазон при сушке – от 0 до 120… 130 °С.
• При хранении уровень влажности во внешней среде не должен превышать 80%.
• Температурный диапазон при хранении устройства -45…+40 °С.

Термопеналы вмещают до 10 кг расходного материала. Работают от сети 220 В, а также от трансформатора.

Электропечи с опцией сушки

Если, помимо прокалки (об этом ниже), у электропечи есть и дополнительная функция сушки (т. е. прогрева), можно задействовать и данное устройство. Прогрев обеспечивают термоэлектронагреватели, управление ТЭНами и регулировка температур выполняется автоматически.

• Мощность оборудования – 1…3 кВт.
• Максимальная загрузка – 50 кг.
• Напряжение в сети – 220 В.

Как и в случае с термопеналами, прогрев следует выполнять при влажности окружающего воздуха не более 80%.

Пеналы-термосы

В отличие от термопеналов как такового прогрева электродов не осуществляют. Но сохраняют их нужную температуру после сушки или/прокалки изделий, что очень удобно в процессе выполнения сварщиком работ.

Сушка другими способами

Можно ли, и если да, то как просушить электроды другими способами? В отсутствие упомянутого оборудования выполнить дегидратацию обмазки также возможно, поместив стержни на несколько часов на радиатор отопления или использовав строительный фен. Но это – так называемые «домашние», «народные» средства для бытовой сварки. Во втором случае есть риски просто испортить обмазку, поскольку фен можно разогреть до t 150 °С, а задать нужную температуру и удерживать ее необходимое время невозможно. Если речь идет о промышленных работах и ответственных конструкциях, рекомендуется пользоваться профессиональным оборудованием – оно даст нужный результат по уровню влажности покрытия.

Важно! Даже при сушке, температура которой обычно гораздо ниже, чем при прокалке, необходимо знать терморежимы для того или иного типа покрытия. Так, например, сушить стержни с целлюлозным покрытием можно при температуре не выше 70 °С, иначе обмазка будет повреждена и осыплется.

Основные особенности электродов УОНИ-13/55

В соответствии с требованиями ГОСТ 2246-70 электроды производят из сварочной проволоки марки Св-08А (углеродистая сталь). Покрытие относится к основному типу. Поскольку в его составе – фторид кальция, другие фтористые соединения, а также карбиды, его также называют фтористо-кальциевым.

Электроды для сварки УОНИ-13/55 носят и другое название – низководородные. Они обеспечивают крайне низкое содержание водорода в металле наплавляемого шва. Возможности появления в таком соединении межкристаллитных трещин сведены к минимуму.

Металл характеризуется высокой пластичностью и ударной вязкостью. Показатель временного сопротивления разрыву также высок – он составляет 530 МПа. Благодаря этим характеристикам сварные конструкции могут десятилетиями эксплуатироваться при низких температурах, в том числе – в северных широтах.

Назначение и маркировка изделия

Сварочные электроды УОНИ позволяют создавать металлоконструкции и изделия из стали, которые:

• состоят из толстостенных деталей и элементов;
• эксплуатируются при низких температурах;
• ориентированы на постоянные повышенные нагрузки.

Другими словами, сварка уонями применяется при формировании высокопрочных соединении, а также при необходимости исправления дефектов деталей, образованных в процессе литья. По этой причине рассматриваемые расходники рассчитаны на мастеров с высокой квалификацией, тогда как начинающим сварщикам рекомендуется использовать иные, более простые аналоги.

Если говорить о маркировке по ГОСТ, то расшифровка обозначения электрода УОНИ Э40А-УОНИ-13/45 СМ-3,5УД ГОСТ9467/60 указывает на следующие параметры.

1. Э – сварочный электрод.
2. 40 – сопротивление соединения разрыву в кгс/кв.мм.
3. А – вязкость и пластичность шва.
4. УОНИ – марка изделия, обозначающая «универсальная обмазка научного института».
5. 13/45 – модификация сварного электрода.
6. СМ-3,5 – сварочная проволока с диаметром 3,5 миллиметра.
7. Д – в конструкции обмазка выполнена толстым слоем.
8. У – используется для сварки деталей из углеродистой стали.

Отметим, что, помимо литеры «У», в маркировке электродов УОНИ могут быть буквы «В», «Л» и «Т» (высоколегированная, легированная и термостойкая сталь), а также «Н» (указывает модель для наплавки и ремонта). Кроме того, на месте буквы «Д» можно встретить литеры «С» и «М», которые значат, что обмазка средней толщины или же тонкая.

Электроды для сварки УОНИ-13/55 – технические характеристики

Расходный материал этой марки обеспечивает достаточно высокий коэффициент наплавки – он достигает 9,5 г/А•ч. В числе других показателей:

• производительность наплавки для стержня диаметром 4 мм составляет 1,4 кг/ч;
• на 1 кг наплавленного металла расходуется в среднем 1,7 кг электродов;
• предел текучести металла шва – 420 Мпа;
• показатель относительного удлинения – 22%.

Ударная вязкость металла составляет: при t +20 °С – 130 Дж/см²; при t -40 °С – 80 Дж/см²; при -60 °С – 50 Дж/см².

Процесс сварки

Прежде чем начать процесс сваривания металлоконструкции, электроды УОНИ необходимо прокалить. Это обусловлено пористой структурой их обмазки, которая активно впитывает атмосферную влагу, снижая эксплуатационные характеристики расходника.

Данный процесс предполагает помещение электродов в специальную печь. Температурные параметры прокалки указаны на упаковке изделий каждой конкретной модели. В среднем, это температурное воздействие порядка 250-300 градусов по Цельсию на протяжении 4-х часов. Прокалку не рекомендуется делать более трех раз во избежание потери рабочих характеристик электродов.

Сама сварка осуществляется в следующей последовательности.

1. Очистка поверхностей деталей.
2. Разделка кромок заготовок по ГОСТу.
3. Размещение конструктивных элементов согласно чертежу.
4. Подключение сварочного оборудования.
5. Установка параметров тока под конкретный электрод.
6. Возбуждение дуги.
7. Создание шва по типу «елочка».
8. Переворот заготовки и формирование обратного шва.
9. Охлаждение, очистки и проверка соединения.

Хранить сварочные электроды УОНИ нужно в сухом отапливаемом месте при влажности не более 50%. Также следует избегать прямого воздействия солнечных лучей и влаги. Противопоказаны и низкие температуры (менее +15°С).

Особенности сварки электродами УОНИ-13/55

Пористое основное покрытие имеет свойство хорошо впитывать влагу из воздуха, поэтому перед сваркой стержни необходимо прокалить в электропечи при t 250 °С в течение часа. Среди других особенностей:

• поверхность кромок соединяемых деталей должна быть чистой и сухой, недопустимы следы окалины или ржавчины;
• для сварки электродами УОНИ-13/55 используется только постоянный ток, полярность – обратная;
• допустимы любые положения сварного шва, кроме вертикального на спуск;

Электродуга может быть короткой или средней, изделия большой толщины, как правило, варят на короткой дуге.

Особенности использования

Имеются некоторые нюансы, связанные с применением подобных устройств при сварке. Рассмотрим некоторые из них:

1. Для сваривания требуется применять ток обратной полярности;
2. Покрытие особое, состоит из карбонатов и фтористых образований, благодаря чему швы не имеют газов и прочих вредных примесей;
3. Низкоуглеродистая сталь способствует значительной долговечности шва;
4. Отсутствие органических соединений препятствует образованию влаги на устройствах;
5. При изготовлении электродов полностью исключается образование различных неровностей, трещин и прочих дефектов.

В результате получается крепкий шов, не подвергающийся старению и потере свойств при изменении температурных режимов. Необходимо контролировать чистоту соединений, ибо появление ржавчины или масел ведет к образованию пор, и соединение в итоге получится плохим.

Преимущества электродов для сварки УОНИ-13/55

• Фториды и карбонаты обмазки обеспечивают легкое зажигание дуги и ее устойчивое горение.
• Благодаря этим элементам сварная ванна надежно защищена от азота и кислорода. Электроды отлично подходят для работы в открытом пространстве, в полевых условиях.
• Потери металла при его разбрызгивании или выгорании частично компенсируются за счет железного порошка, который также присутствует в покрытии. Отсюда – более низкий (до 15%) расход стержней в сравнении со многими аналогами.
• Металл получаемого шва, как уже было сказано, имеет отличные показатели по ударной вязкости и пластичности, содержит минимум водорода.

Плюсы и минусы

В перечне неоспоримых достоинства сварочных электродов УОНИ специалисты выделяют такие аспекты, как:

• возможность создать высококачественный шов с высокой ударной вязкостью, надежностью и пластичностью;
• небольшой расход электродов из-за железного порошка в обмазке;
• отсутствие необходимости в использовании защитного газа.

Если же говорить о минусах изделий УОНИ, то тут необходимо отметить:

• необходимость привлечения опытных сварщиков;
• тщательную подготовку свариваемых деталей;
• невозможность использования переменного напряжения.

На основании вышесказанного можно констатировать, что изделия УОНИ являются узкоспециализированными электродами, требующими профессионализма и грамотного подхода к сварке.

Применение УОНИ-13/55

Материал повсеместно используется при создании мостовых конструкций, что подтверждает его аттестация со стороны НАКС по такой группе объектов, как КСМ. Также применяется при монтаже, нефте- и газопроводов, герметизации трубных соединений.

Другая область использования – строительство: соединение монтажных элементов, арматурных стержней, используемых для производства ЖБИ. Еще одно назначение электродов – ремонтная наплавка. Они позволяют устранить трещины при прорыве труб или резервуаров.

С какой целью производят прокалку электродов

Прокаливание – принципиально иной технологический момент подготовки стержней к работе. Оно выполняется при температурах, которые значительно превышают те, что нужны для просушивания. Такая термообработка:

• задает нужные технические характеристики обмазке;
• сводит уровень влажности в покрытии практически к нулю (0,2–0,5% против 8–12% при сушке);
• предотвращает залипание электрода;
• обеспечивает хороший первый и повторный поджиги и стабильное горение дуги;
• позволяет существенно снизить расход электрода (на 10–15%);
• задает ровное, качественное формирование шва.

Первичную прокалку электроды проходят в заводских условиях на заключительном этапе производства. И если они используются практически сразу после изготовления, нет необходимости в повторном прокаливании. Но подобные ситуации бывают редко, готовая продукция может месяцами храниться на складах производителя или потребителя.

При повышенной влажности окружающего воздуха (85–90%) обмазка склонна к обратному поглощению влаги, и всего за две недели она ее набирает. Пример:

• прокаленные при t 400˚С электроды типа Э50А набирают 1,5% влаги;
• изделия того же типа, прокаленные при t 200˚С, впитывают уже до 2,2%.

И это – только за 14 дней, а они могут храниться и гораздо дольше. Если покрытие отсырело, ему необходимы сушка и повторная прокалка.

Характеристики

Электроды этого типа обладают повышенными прочностными характеристиками. Покрытие внутренних стержней позволяет противодействовать окислению и присутствию в металле шва инородных примесей, оказывающих вредное воздействие.

К преимуществам использования относится:

1. Стабильность горения дуги и простота ее возбуждения.
2. Небольшое разбрызгивание металла при сварке.
3. Устойчивость металла шва к образованию трещин.
4. Возможность работать при разных нагрузках.
5. Сниженное содержание в металле шва посторонних примесей.

Однако, имеется ограничение по применению. Такими электродами не сваривают изделия из нержавеющей стали. Сварку необходимо осуществлять на короткой дуге. Ее удлинение приведет к значительному ухудшению результата и возникновению трудностей при сварочном процессе.

Выставляемая сила тока находится в зависимости от пространственного положения и значения диаметра электрода. Разные модели имеют небольшие различия, которые следует учитывать. Так, например, электроды марки ОЗС-28 из этой серии, можно применять во всех положениях, а другие виды исключают движение электрода вниз из верхнего положения. Необходимо также отслеживать, какой вид тока рекомендуется при использовании конкретной марки.

Оборудование для прокаливания электродов

Мы уже сказали об электропечи – оборудование отлично справляется и с сушкой (при наличии этой функции), и с прокаливанием благодаря тэнам и автоматическому режиму регулирования.

Альтернатива печи – термошкаф – предназначен для профессионального, промышленного использования. Современные модели оснащены термостатом, термометром, электронным блоком управления для полного автоматизированного контроля за процессом. Как и термопенал, шкаф еще и хранит изделия при заданной температуре.

Производители

Технология изготовления и химический состав может незначительно меняться, в зависимости от производителя, среди которых можно выделить следующие крупные компании, гарантирующие качественные материалы:

• ESAB;
• ЛЭЗ;
• Monolit;
• СЗСМ;
• Спецэлектрод;
• Inforce.

Внимание! При покупке обязательно требуйте сертификат соответствия электродов требованиям нормативов, в частности ГОСТ 9466-75, либо свидетельство об аттестации сварочных материалов в соответствии с РД 03-613-03. Выдаются они органом по Федеральным Агентством по Tехническому Регулированию, либо аттестуются Национальным Агентством Контроля Сварки.

Электроды МЭЗ

Все технологические параметры термообработки электродных изделий: температурный режим, время выдержки и т. д., – указываются производителем на упаковке и в сопроводительной документации. Не исключение и продукция Магнитогорского электродного завода. На фирменной упаковке МЭЗ, а также в документах вы найдете эти и другие данные.

Высокое качество электродов этой марки подтверждено свидетельствами Российских речного и морского регистров, а также сертификатами ГОСТ и НАКС.