Электроды для сварки коррозионно-стойких сталей и сплавов.

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.

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%.

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.

Сварка труб из стали 20

Материал относится к малоуглеродистым конструкционным сталям. Из него изготавливают широкий ассортимент проката: от поковок до прямошовных патрубков.

Сырье обладает хорошей свариваемостью и не требует предварительного подогрева. Последующая термообработка также не требуется. После обработки сплав не теряет прочности, надежности, а полученный шов (рубец) выдерживает значительное механическое воздействие.

Электроды для сварки углеродистых сталей

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.

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.

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.

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.

• 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.

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.

Способы сварки

Трубные конструкции из ст20 сваривают по-разному. Наиболее распространены три технологии:

• термическая: к ней относятся газовая, лазерная, плазменная, дуговая, электронно-лучевая;
• механическая: в эту группу входит состыковка металлоизделий трением и взрывом;
• термомеханическая: комбинированный способ подразумевает воздействие на металл повышенной температурой и механическими усилиями. Подходит для скрепления малогабаритных частей.

Кроме того, выделяют подвиды в зависимости от способа проведения работ: механизированную и ручную технологии.

Для низкоуглеродистого сплава двадцать оптимально подходит электросварка (полуавтоматическая в среде защитных газов, автоматическая с применением проволоки, ручная дуговая, ручная аргонодуговая). Газовую используют реже: она представляет повышенную опасность из-за баллонов с газом, который находится под повышенным давлением.

Электроды для углеродистых конструкционных сталей

Технология сварки

Обычно делится на три этапа: подготовительный, непосредственно металлообработка, завершающий. По нормативам в первый входит очистка поверхности заготовок от грязи, жира; выравнивание стальных труб в месте стыка; подбор подходящего режима сваривания. Зачистка краев элементов от окалины, заусенцев и обезжиривание поверхностей позволит избежать дефектов в полученном шве.

После подготовительных мероприятий приступают ко второму этапу – свариванию.

• Включают сварочный аппарат, к которому присоединен кабель с держателем стержней. Выбор источника тока, режима зависят от толщины деталей, опыта сварщика, метода работ. Также необходимо зафиксировать на обрабатываемых заготовках земляные контакты.
• Выполняют предварительный подогрев (для стали двадцать он не требуется).
• Устанавливают прихваточные швы. Их размеры, количество определяются толщиной металла на деталях, размером заготовок.
• Осуществляют проварку изделий по контуру.

На завершающем этапе сварной рубец очищают от шлака. Остывший затвердевший покров отбивают молотком. С помощью жесткой щетки его зачищают от окалин, брызг раскаленного металла, наплывов. Если количество образований большое, задействуют шлифовальную машинку или болгарку. После полученные рубцы осматривают, чтобы исключить дефекты или непроваренные участки. В промышленных условиях для визуального контроля используют рентген-просвет.

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.

Источник

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).