3.16 Термообработка электродов

Термообработка электродов проводится с целью придания покрытию достаточной механической прочности при содержании в нем влаги в пределах, способствующих нормальному протеканию сварочного процесса, позволяющих обеспечить заданный химический состав и свойства наплавленного металла и сварных соединений. Обычно тепловые режимы прокалки электродов, изготовленных с применением растворов жидкого стекла в качестве связующего, наряду с механической прочностью обеспечивают и влагостойкость покрытия (кроме целлюлозных электродов).

Полный цикл термообработки включает предварительную сушку, окончательную сушку, прокалку и охлаждение. Непосредственно после опрессовки электродов влажность покрытия составляет 9—12%. Допустимое содержание влаги после термообработки зависит от вида покрытия. Так, электроды с основным покрытием, предназначенные для сварки ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, должны иметь влажность не более 0,2% от массы покрытия. При этом определение влажности проводится при 400±10°С с доведением навески покрытия до постоянной массы. Ясно, что для обеспечения указанной влажности электроды должны прокаливаться при высоких температурах (360—400°С) в течение достаточно длительного времени.

Электроды с рутиловым и кислым покрытиями содержат в рецептуре органику (целлюлоза, крахмал и др.), которая создает газовую защиту сварочной ванны, снижая чувствительность к пористости. В связи с этим высокая температура прокалки таких электродов недопустима, так как при этом органические составляющие выгорают и газовая защита резко снижается.

Влажность покрытия указанных электродов определяется при 180±10°С и должна составлять не более 0,3—0,4%. Такова же температура прокалки этих электродов.

Покрытие целлюлозных электродов в основном состоит из целлюлозы ЭЦ. Для нормального применения электродов необходимо, чтобы покрытие содержало определенное количество влаги, поэтому электроды сушат при температуре 120—130°С в течение 14—15 мин. Влажность покрытия определяется при 110±5°С и должна находиться в пределах 0,5—2%.

Процесс удаления влаги из покрытия сложен. Это зависит от ряда факторов и в первую очередь от способности растворимых силикатов натрия и калия удерживать влагу, количество которой в процентах от массы сухого остатка жидкого стекла определяется температурой. Каждой температуре сушки-прокалки соответствует своя определенная остаточная влажность, которая не изменяется при увеличении длительности выдержки при этой температуре.

При неправильно выбранных форсированных режимах термообработки электродов наблюдаются такие дефекты покрытия, как трещины, вспухание, недостаточная его прочность, местные глубокие вмятины от транспортных устройств. Наличие трещин вызывает неравномерное плавление покрытия, что в ряде случаев может привести к недостаточной защите сварочной ванны от воздействия атмосферы воздуха. Это особенно заметно проявляется при сварке в вертикальном и потолочном положениях. Кроме того, при наличии трещин прочность покрытия, как правило, снижается. Иногда после термообработки на покрытии появляется сетка мелких трещин, не видимых невооруженным глазом. Эти трещины становятся видимыми после легкого смачивания покрытия водой. Такой дефект резко снижает прочность покрытия.

Жесткий режим сушки электродов обычно приводит к вспуханию покрытия электродов и снижению его прочности.

Если диаметр электродов, предназначенных для сварки ответственных конструкций, после сушки-прокалки превышает значения, указанные в технических условиях, то электроды бракуются. Это связано с тем, что чрезмерное вспухание покрытия нарушает нормальное протекание сварочного процесса и влияет на переход легирующих элементов из покрытия в сварочную ванну.

Низкая прочность покрытия приводит к его повреждению во время транспортировки электродов. Кроме того, в процессе сварки наблюдается отваливание нерасплавившихся кусков покрытия, в связи с чем нарушается однородность химического состава металла шва и повышается его чувствительность к пористости.

Местные глубокие вмятины также снижают однородность химического состава и механических свойств металла шва. Поэтому их количество и глубина жестко регламентируются технической документацией.

Изложенное показывает, что термообработка электродов является весьма ответственным и сложным процессом. Этот процесс настолько важен, что перед изучением оборудования, применяемого для термообработки, и рекомендаций по его эксплуатации необходимо вкратце познакомиться с теоретическими вопросами сушки электродов.