Электроды с основным покрытием

Покрытие этого типа составлено на основе плавикового шпата (CaF2) и карбонатов кальция и магния (мрамор, магнезит и доломит). При высокой температуре дуги карбонаты диссоциируют с образованием окислов кальция, магния, окиси и двуокиси углерода. Это обеспечивает высокий коэффициент основности образующихся шлаков и создает безводородную газозащитную среду. Кроме того, наличие в покрытиях фтористого кальция придает им способность обезводораживать металл, что достигается связыванием водорода в термически стойкие соединения:

CaF2+H20 <-> CaO+2HF 2CaF2+3Si02 <-> 2CaSi03+SiF4 SiF4+3H <-> SiF+3HF

Отсутствие в основных покрытиях органических материалов и связанного с этим выделения водорода при их диссоциации, а также связывание водорода и паров воды в термически устойчивый фтористый водород, который легко улетучивается, обеспечивает минимальное содержание водорода в наплавленном металле. Поэтому электроды с основным покрытием часто называют низководородными электродами.

Низкое содержание водорода в наплавленном металле делает электроды с основным покрытием незаменимыми при сварке закаливающихся сталей, склонных к образованию холодных трещин вследствие водородного охрупчивания, связанного с диффузией водорода из расплавленного металла шва в околошовную зону. Малая окислительная способность основных покрытий обеспечивает высокий коэффициент перехода легирующих элементов из электрода в сварной шов, благодаря чему достигается эффективное раскисление и легирование наплавленного металла. В качестве раскислителей применяется марганец, кремний и титан.

Металл, наплавленный электродами с основными покрытиями, обладает высокой стойкостью против образования горячих трещин. Эти электроды наиболее пригодны для сварки жестких конструкций, выполнения многослойных швов большой толщины, а также для сварки сталей с повышенным содержанием углерода и серы. Существенным преимуществом электродов с основным покрытием перед ру-тиловыми является более высокое сопротивление металла швов сероводородному растрескиванию, что обеспечивает более надежную эксплуатацию сварных трубопроводов в месторождениях, содержащих сероводородные соединения.

К недостаткам электродов с основным покрытием относится более низкая стабильность горения дуги. Это объясняется наличием в зоне дуги ионов фтора, являющихся деионизаторами дуги. Поэтому сварку этими электродами выполняют во всех пространственных положениях на постоянном токе обратной полярности короткой дугой, при этом козырек покрытия должен быть опущен в сварочную ванну. Желательно выполнять соединение широкими швами, возможно дольше удерживая сварочную ванну в жидком состоянии.

К существенным недостаткам основных покрытий следует отнести их склонность к образованию пористости швов при удлинении дуги в процессе сварки, а также при наличии больших зазоров в сварных соединениях. Это связано с ухудшением газовой защиты расплавленного металла, вследствие чего он насыщается азотом. Кроме этого, возможно образование пор при наличии окалины и ржавчины на поверхности свариваемого металла, так как шлаки этих электродов практически не связывают окислы железа, попадающие в сварочную ванну. Несмотря на хорошую раскисляемость наплавленного металла и сравнительно низкую концентрацию водорода в газах дуги, увлажнение покрытий вызывает повышение содержания водорода в металле шва, что, в свою очередь, приводит к появлению пор в сварном шве. Увлажнение электродных покрытий зависит от качества упаковки, условий транспортировки и последующего хранения на складах и в производственных кладовых.

Нормативной документацией на сварку особо ответственных конструкций условия хранения электродов в кладовых регламентируют температуру воздуха не ниже 15 °С при относительной влажности не более 50% и срок годности после прокалки - не более 5 суток. После истечения указанного срока хранения электроды перед сваркой должны быть повторно прокалены. При этом прокалка электродов может производиться не более трех раз, не считая прокалки при их изготовлении. Многократное увлажнение и прокалка (более четырех раз) отрицательно влияют на прочность и качество покрытий. При хранении электродов в закрытых мешках из водонепроницаемой полиэтиленовой пленки, в закрытой таре, имеющей крышки с резиновым уплотнением, или в сушильных шкафах при температуре 80 +20 °С сроки хранения электродов после прокалки не ограничиваются.

Предельный уровень влаги основных покрытий электродов перед сваркой, 0,3%. Эффективным способом, гарантирующим выполнение этого требования, является прокалка электродов непосредственно перед сваркой. Хотя требования по режимам прокалки весьма противоречивы и изменяются в широких пределах, как по температуре, так и по времени выдержки в печах, оптимальным режимом является прокалка при температуре 350 °С в течение двух часов. При более высоких температурах (400°С и выше) заметно снижается содержание марганца и кремния в металле шва, что объясняется окислением металлических компонентов электродного покрытия.

Электроды с основным покрытием применяются для сварки конструкционных, коррозионно-стойких, окалиностойких, жаропрочных и других специальных сталей и сплавов. Вследствие малой склонности металла к образованию кристаллизационных и холодных трещин электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений и сварки конструкций, работающих при больших динамических и знакопеременных нагрузках. Электроды с основным покрытием также используются для сварки металлоконструкций, работающих при температуре до -70 °С. Металл сварного шва обладает высокими механическими свойствами и соответствует по составу спокойной стали, но склонен к образованию горячих трещин. В аэрозолях, образующихся при сгорании покрытия, содержатся различные фтористые соединения, поэтому при выполнении сварочных работ в закрытых помещениях необходима хорошая вентиляция, а сварщики должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты дыхательных органов или работать с подачей чистого воздуха в зону дыхания сварщика.